A HPMC/HPS komplex reológiája és kompatibilitása

Reológia és kompatibilitásaHPMC/HPSÖsszetett

Kulcsszavak: hidroxi-propil-metil-cellulóz;hidroxi -propil -keményítő;reológiai tulajdonságok;kompatibilitás;kémiai módosítás.

A hidroxi -propil -metil -cellulóz (HPMC) egy poliszacharid -polimer, amelyet általában az ehető filmek készítéséhez használnak.Széles körben használják az élelmiszer és az orvostudomány területén.A filmnek jó átláthatósága, mechanikai tulajdonságai és olajgát tulajdonságai vannak.A HPMC azonban egy termikusan indukált gél, ami alacsony hőmérsékleten gyenge feldolgozási teljesítményt és magas termelési energiafogyasztást eredményez;Ezenkívül drága alapanyag ára korlátozza széles körű alkalmazását, beleértve a gyógyszerészeti mezőt is.A hidroxi -propil -keményítő (HPS) egy ehető anyag, amelyet széles körben használnak az élelmiszer és az orvostudomány területén.Számos forrással és alacsony árral rendelkezik.Ideális anyag a HPMC költségeinek csökkentésére.Ezenkívül a HPS hideg gél tulajdonságai kiegyensúlyozhatják a HPMC viszkozitását és más reológiai tulajdonságait., hogy javítsa a feldolgozási teljesítményét alacsony hőmérsékleten.Ezenkívül a HPS ehető fólia kiváló oxigénzáró tulajdonságokkal rendelkezik, így jelentősen javíthatja a HPMC ehető film oxigénzáró tulajdonságait.

A HPS-t hozzáadtuk a HPMC-hez az összetételhez, és elkészítettük a HPMC/HPS hideg és forró, fordított fázisú gél-összetett rendszert.Szóba került a tulajdonságok befolyásolási törvénye, a HPS és a HPMC kölcsönhatási mechanizmusa oldatban, a vegyületrendszer kompatibilitása és fázisátalakulása, valamint a vegyületrendszer reológiai tulajdonságai és szerkezete közötti összefüggés megállapítása.Az eredmények azt mutatják, hogy a vegyületrendszer kritikus koncentrációja (8%), a kritikus koncentráció alatt van, a HPMC és a HPS független molekulaláncokban és fázisrégiókban létezik;A kritikus koncentráció felett a HPS fázis az oldatban képződik, mint a gélközpont, a mikrogél szerkezete, amelyet a HPMC molekuláris láncok összefonódása köt össze, a polimer olvadékához hasonló viselkedést mutat.Az összetett rendszer reológiai tulajdonságai és az összetett arány megfelelnek a logaritmikus összegszabálynak, és bizonyos fokú pozitív és negatív eltérést mutatnak, jelezve, hogy a két komponens jó kompatibilitással rendelkezik.Az összetett rendszer egy folyamatos fázis-diszpergált „tengeri sziget” szerkezet, alacsony hőmérsékleten, és a folyamatos fázisátmenet 4: 6-nál fordul elő, a HPMC/HPS vegyület arányának csökkenésével.

Az élelmiszer-alapanyagok fontos alkotóelemeként az élelmiszer-csomagolás megakadályozhatja, hogy az élelmiszereket a forgalom és a tárolás során külső tényezők károsítsák és szennyezzék, meghosszabbítva ezzel az élelmiszerek eltarthatóságát és tárolási idejét.Új típusú, biztonságos és ehető, sőt bizonyos tápértékkel rendelkező élelmiszer-csomagolóanyagként az ehető fólia széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik az élelmiszerek csomagolásában és tartósításában, gyorséttermi és gyógyszerészeti kapszulákban, és a jelenlegi élelmiszerek kutatási központjává vált. Csomagoláshoz kapcsolódó mezők.

A HPMC/HPS kompozit membránt öntési módszerrel állítottuk elő.A kompozit rendszer kompatibilitását és fázisszétválasztását pásztázó elektronmikroszkóppal, dinamikus termomechanikai tulajdonságanalízissel és termogravimetriás analízissel tovább vizsgáltuk, valamint a kompozit membrán mechanikai tulajdonságait vizsgáltuk.valamint az oxigén permeabilitása és más membrán tulajdonságai.Az eredmények azt mutatják, hogy az összes kompozit film SEM képeiben nem található nyilvánvaló kétfázisú interfész A legtöbb kompozit film közül.A HPMC bizonyos kompatibilitással rendelkezik a HPS -vel.A HP -k hozzáadása a HPMC -hez szignifikánsan javítja a kompozit membrán oxigéngát tulajdonságait.A kompozit membrán mechanikai tulajdonságai nagymértékben változnak az összetett aránytól és a környezet relatív páratartalmától, és bemutatják a crossover pontot, amely referenciát nyújthat a termék optimalizálásához a különböző alkalmazási követelményekhez.

A HPMC/HPS vegyület rendszer mikroszkopikus morfológiáját, fáziseloszlását, fázisátmenetét és más mikroszerkezeteit egyszerű jódfestési optikai mikroszkóp -elemzéssel vizsgáltuk, és az összetett rendszer átlátszóságát és mechanikai tulajdonságait ultraibolya spektrofotométerrel és mechanikus tulajdonság -teszterrel vizsgáltuk.Megállapítottam a kapcsolatot a HPMC/HPS vegyületrendszer mikroszkopikus morfológiai szerkezete és makroszkopikus átfogó teljesítménye között.Az eredmények azt mutatják, hogy nagyszámú mezofázis van jelen az összetett rendszerben, amelynek jó kompatibilitása van.Van egy fázisátmeneti pont az összetett rendszerben, és ennek a fázisátmeneti pontnak van egy bizonyos összetett aránya és az oldat koncentrációfüggése.Az összetett rendszer átláthatóságának legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC fázisátmeneti pontjával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisig és a szakító modulus minimális pontjával.A Young modulusa és meghosszabbítása a szünetben az oldatkoncentráció növekedésével csökkent, amelynek okozati összefüggése volt a HPMC átmenetével a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba.

Rheométerrel vizsgáltuk a HP-k kémiai módosításának a HPMC/HPS hideg és forró, megfordított fázisú gél-összetett rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira gyakorolt ​​hatására.Megvizsgálták a kapacitást és a fázisátmeneteket, és meghatározták a mikroszerkezet, valamint a reológiai és gél tulajdonságok kapcsolatát.A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a HP -k hidroxi -propilációja csökkentheti a vegyület rendszer viszkozitását alacsony hőmérsékleten, javíthatja az összetett oldat folyékonyságát és csökkentheti a nyírási vékonyodás jelenségét;A HPS hidroxi -propilációja szűkítheti a vegyület rendszerének lineáris viszkozitását.Az elasztikus régióban a HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmeneti hőmérséklete csökken, és az összetett rendszer szilárdszerű viselkedése alacsony hőmérsékleten javul, és a magas hőmérsékleten folyékonyság javul.A HPMC és a HPS folyamatos fázisokat képeznek alacsony és magas hőmérsékleten, és a diszpergált fázisokként meghatározzák a kompozit rendszer reológiai tulajdonságait és gél tulajdonságait magas és alacsony hőmérsékleten.Mind az összetett rendszer viszkozitási görbéjének hirtelen változása, mind a veszteségi faktor görbében a barnító delta csúcs 45 ° C-on jelenik meg, ami visszatükrözi a jódfestésű mikrográfiákban megfigyelt együttes fázis jelenség 45 ° C-on.

A HPS kémiai módosításának a kompozit film kristályszerkezetére és mikrodivíziós szerkezetére gyakorolt ​​hatását szinkrotron sugárzás kisszögű röntgenszórásos technológiával vizsgálták, valamint a kompozit film mechanikai tulajdonságait, oxigénzáró tulajdonságait és hőstabilitását. szisztematikusan tanulmányozta a vegyületkomponensek kémiai szerkezetváltozásának hatását a vegyületrendszerek mikroszerkezetére és makroszkopikus tulajdonságaira.A szinkrotronsugárzás eredményei azt mutatták, hogy a HPS hidroxipropilezése és a két komponens kompatibilitásának javítása jelentősen gátolhatja a keményítő átkristályosodását a membránban, és elősegítheti egy lazább önhasonló szerkezet kialakulását a kompozit membránban.A HPMC/HPS kompozit membrán makroszkopikus tulajdonságai, például mechanikai tulajdonságai, termikus stabilitása és oxigénáteresztő képessége szorosan összefügg a belső kristályszerkezetével és az amorf régiószerkezetével.A két hatás együttes hatása.

Az első fejezet Bevezetés

Az élelmiszer-alapanyagok fontos összetevőjeként az élelmiszer-csomagolóanyagok megvédhetik az élelmiszereket a fizikai, kémiai és biológiai károsodástól és szennyeződéstől a keringés és tárolás során, megőrizhetik magának az élelmiszernek a minőségét, elősegíthetik az élelmiszer-fogyasztást és biztosíthatják az élelmiszert.Hosszú távú tárolás és megőrzés, és az élelmiszerek megjelenését vonzza a fogyasztás vonzása és az anyagköltségeken túlmutató érték eléréséhez [1-4].Mint egy új típusú élelmiszer -csomagolóanyag, amely biztonságos és ehető, sőt bizonyos táplálkozási értékkel is rendelkezik, az ehető film széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik az élelmiszercsomagolásban és a megőrzésben, a gyorséttermi és a gyógyszerkapszulákban, és a jelenlegi ételek kutatási hotspotjává vált. Csomagoláshoz kapcsolódó mezők.

Az ehető filmek porózus hálózati struktúrával rendelkező filmek, amelyeket általában természetes ehető polimerek feldolgozásával nyernek.Számos természetben létező természetes polimernek van gél tulajdonsága, és vizes oldatai bizonyos körülmények között hidrogéleket képezhetnek, például néhány természetes poliszacharidot, fehérjéket, lipideket stb..A természetes szerkezeti poliszacharidok, például a keményítő és a cellulóz, mivel a hosszú láncú hélix és a stabil kémiai tulajdonságok speciális molekuláris szerkezete hosszú távú és különféle tárolási környezetekhez alkalmas lehet, és széles körben tanulmányozhatók ehető filmképző anyagként.Az egyetlen poliszacharidból készült ehető filmek teljesítményében gyakran vannak bizonyos korlátok.Ezért az egyetlen poliszacharid ehető filmek korlátozásainak kiküszöbölése érdekében speciális tulajdonságok beszerzése vagy új funkciók fejlesztése, a termékárak csökkentése és alkalmazásaik bővítése, általában kétféle poliszacharidot használnak.Vagy a fenti természetes poliszacharidokat összekeverik a kiegészítő tulajdonságok hatásának elérése érdekében.A molekuláris szerkezet különbsége miatt azonban a különböző polimerek között van bizonyos konformációs entrópia, és a legtöbb polimer komplex részben kompatibilis vagy összeegyeztethető.A polimer komplex fázismorfológiája és kompatibilitása határozza meg a kompozit anyag tulajdonságait.A feldolgozás során fellépő deformáció és folyástörténet jelentős hatással van a szerkezetre.Ezért a polimer komplex rendszer makroszkopikus tulajdonságait, például reológiai tulajdonságait tanulmányozzák.A mikroszkopikus morfológiai struktúrák, például a fázis morfológiája és a kompatibilitás közötti összefüggés fontos a kompozit anyagok teljesítményének, elemzésének és módosításának, a feldolgozási technológiák, a formula tervezésének és a feldolgozógépek tervezésének, valamint a termelés értékelésének szabályozásában.Nagy jelentőséggel bír a termék feldolgozási teljesítménye, új polimer anyagok fejlesztése és alkalmazása.

Ebben a fejezetben az ehető filmanyagok kutatási állapotát és alkalmazásának előrehaladását részletesen felülvizsgálják;A természetes hidrogélek kutatási helyzete;a polimer összetételének és a poliszacharid -összetétel kutatási előrehaladásának célja és módszere;a rendszer összetételének reológiai kutatási módszere;A hideg és a forró fordított gélrendszer reológiai tulajdonságait és modell felépítését elemezzük és megvitatjuk, valamint a papírtartalom kutatási jelentőségét, kutatási célját és kutatását.

1.1 ehető film

Az ehető film a lágyítók és a térhálósító szerek hozzáadására utal természetes ehető anyagok (például szerkezeti poliszacharidok, lipidek, fehérjék) alapján, különböző intermolekuláris kölcsönhatásokon keresztül, összetett, fűtés, bevonat, szárítás stb. A kezelés által kialakított szerkezet.Különböző funkciókat tud biztosítani, mint például a gáz, a nedvesség, a tartalom és a külső káros anyagok kiválasztható gát tulajdonságai, hogy javítsák az élelmiszer szenzoros minőségét és belső szerkezetét, valamint meghosszabbítsák az élelmiszer -termékek tárolási időszakát vagy eltartási időt.

1.1.1 Az ehető filmek fejlesztésének története

Az ehető film fejlesztése a 12. és 13. századra vezethető vissza.Abban az időben a kínaiak egy egyszerű módszert alkalmaztak a citrus és a citrom bevitelére, amelyek ténylegesen csökkentették a gyümölcsök és a zöldségek vízvesztését, így a gyümölcsök és a zöldségek megőrizték eredeti fényüket, ezáltal meghosszabbítva a gyümölcsök eltarthatóságát és Zöldségek, de túlságosan gátolják a gyümölcsök és zöldségek aerob légzését, ami gyümölcs erjesztési romlását eredményezi.A 15. században az ázsiaiak már elkezdték ehető filmet készíteni a szója tejből, és felhasználták az ételek védelmére és az ételek megjelenésének növelésére [20].A 16. században a britek zsírokat használtak az élelmiszerfelületek bevonására az élelmiszer -nedvesség elvesztésének csökkentése érdekében.A 19. században a szacharózt először ehető bevonatként használták diófélékre, mandulákra és mogyoróra, hogy megakadályozzák az oxidációt és a rántást a tárolás során.Az 1830-as években kereskedelmi hot-olvadék-paraffinfilmek jelentek meg olyan gyümölcsöknél, mint az alma és a körte.A 19. század végén a zselatinfilmeket permetezik a húskészítmények és más ételek felszínére az élelmiszerek megőrzéséhez.Az 1950-es évek elején a carnauba viasz stb. A víz-in-víz emulziókká alakították a friss gyümölcsök és zöldségek bevonására és megőrzésére.Az 1950 -es évek végén a húskészítményekre alkalmazott ehető filmekkel kapcsolatos kutatások fejlődtek, és a legszélesebb körű és legsikeresebb példa az állati vékonybélből feldolgozott beöntő termékek a házakba.

Az 1950 -es évek óta elmondható, hogy az ehető film fogalmát csak igazán javasolták.Azóta sok kutató erős érdeklődést mutatott az ehető filmek iránt.1991 -ben a Nisperes karboxi -metil -cellulózt (CMC) alkalmazott a banán és más gyümölcsök bevonására és megőrzésére, a gyümölcs légzését csökkentették, és a klorofill veszteség késett.Park et al.1994 -ben beszámoltak a zein proteinfilm hatékony gáttulajdonságai az O2 -re és a CO2 -re, amelyek javították a vízvesztést, a paradicsom elszíneződését és elszíneződését.1995 -ben a Lourdin híg lúgos oldatot használt a keményítő kezelésére, és glicerint adott hozzá a szamóca frissességének bevonására, ami csökkentette a szamóca vízveszteségének és a késleltetett romlást.A Baberjee 1996-ban javította az ehető film tulajdonságait a filmképző folyadék mikro-liquaction és ultrahangos kezelésével, így a filmképző folyadék részecskemérete szignifikánsan csökkent, és az emulzió homogén stabilitása javult.1998 -ban Padebett et al.Hozzáadott lizozim vagy nisint a szójabab protein ehető filmhez, és felhasználta az ételek becsomagolására, és megállapította, hogy a tejsavbaktériumok növekedése az élelmiszerekben hatékonyan gátolható [30].1999 -ben Yin Qinghong et al.A méhviasz segítségével filmbevonószert készített az alma és más gyümölcsök megőrzéséhez és tárolásához, amelyek gátolhatják a légzést, megakadályozhatják a zsugorodást és a fogyást, és gátolhatják a mikrobiális inváziót.

Sok éven át a kukoricaterelő főzőpoharak fagylaltcsomagoláshoz, a ragasztó rizspapír az édességek csomagolásához és a hústartók tofu bőrének tipikus ehető csomagolása.Az ehető filmek kereskedelmi alkalmazásai azonban 1967-ben gyakorlatilag nem léteztek, és még a viaszokkal bevont gyümölcsmegőrzés is nagyon korlátozott volt a kereskedelmi felhasználás.1986 -ig néhány vállalat elkezdett ehető filmtermékeket készíteni, és 1996 -ra az ehető filmvállalatok száma több mint 600 -ra nőtt. Éves bevétel több mint 100 millió dollár.

1.1.2 Az ehető filmek jellemzői és típusai

A releváns kutatások szerint az ehető filmnek a következő kiemelkedő előnyei vannak: az ehető film megakadályozhatja az élelmezésminőség csökkenését és romlását, amelyet a különböző élelmiszer -anyagok kölcsönös vándorlása okoz;Néhány ehető film alkotóeleme maguknak van speciális táplálkozási értéke és egészségügyi ellátása;Az ehető filmnek opcionális gát tulajdonságai vannak a CO2, O2 és más gázok számára;Az ehető film használható mikrohullámú, sütés, sült étel- és gyógyszerfilmek és bevonathoz;Az ehető film felhasználható antioxidánsokként, tartósítószerekként és más hordozókként, ezáltal meghosszabbítva az ételek eltarthatóságát;Az ehető film felhasználható hordozóként a színezékekhez és a táplálkozási erődítőkhez stb., Az élelmiszer -minőség javításához és az élelmiszer -szenzoros tulajdonságok javításához;Az ehető film biztonságos és ehető, és ételekkel együtt fogyasztható;Az ehető csomagolófilmek felhasználhatók kis mennyiségek vagy ételek csomagolására, és többrétegű kompozit csomagolást képeznek a hagyományos csomagolóanyagokkal, ami javítja a csomagolóanyagok általános akadályteljesítményét.

Az ehető csomagolófilmek fenti funkcionális tulajdonságainak oka elsősorban egy bizonyos háromdimenziós hálózati struktúra kialakulásán alapul, amely bizonyos erősségű és gát tulajdonságokat mutat.Az ehető csomagolási film funkcionális tulajdonságait szignifikánsan befolyásolja az alkatrészek tulajdonságai, és a belső polimer térhálósítás mértékét, a hálózati struktúra egységességét és sűrűségét a különböző filmképző folyamatok is befolyásolják.A teljesítményben nyilvánvaló különbségek vannak [15, 35].Az ehető filmeknek vannak más tulajdonságai is, mint például az oldhatóság, a szín, az átláthatóság stb. A megfelelő ehető filmcsomagolási anyagokat a különféle felhasználási környezetek és a csomagolandó termékobjektumok különbségei alapján lehet kiválasztani.

Az ehető film formázási módszere szerint a filmekre és a bevonatokra osztható: (1) Az előre elkészített független filmeket általában filmeknek nevezik.(2) Az élelmiszer felületén bevonással, merítéssel és permetezéssel képződött vékonyréteget bevonatnak nevezzük.A filmeket elsősorban különféle összetevőkkel rendelkező ételekhez használják, amelyeket külön -külön kell csomagolni (például fűszeres csomagok és olajcsomagok a kényelmi ételekhez), ugyanazon összetevővel rendelkező ételek, de külön -külön kell csomagolni (például kis csomag kávét, tejpor, tejpor, stb.), valamint gyógyszerek vagy egészségügyi termékek.Kapszula anyag;A bevonatot elsősorban a friss ételek, például gyümölcsök és zöldségek, hústermékek, gyógyszerek bevonására és a szabályozott felszabadulású mikrokapszulák összeszerelésére használják.

Az ehető csomagolási film filmképző anyagai szerint felosztható: poliszacharid ehető film, fehérje ehető film, lipid ehető film, mikrobiális ehető film és összetett ehető film.

1.1.3 ehető film alkalmazása

Mint egy új típusú élelmiszer -csomagolóanyag, amely biztonságos és ehető, sőt, van egy bizonyos táplálkozási értékkel is, az ehető filmet széles körben használják az élelmiszer -csomagolási iparban, a gyógyszerészeti területen, a gyümölcsök és zöldségek tárolására és megőrzésére, a feldolgozásra és megőrzésre hús- és vízi termékekből, a gyorséttermelésből és az olajtermelésből.Széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik az élelmiszerek, például a sült sült cukorkák megőrzésében.

1.1.3.1 Alkalmazás az élelmiszer -csomagolásban

A filmképző oldatot szórással, ecsettel, mártással stb. vonják be a csomagolandó élelmiszerre, hogy megakadályozzák a nedvesség, oxigén és aromás anyagok behatolását, ami hatékonyan csökkenti a csomagolás elvesztését és csökkenti a csomagolórétegek számát. ;jelentősen csökkenti az élelmiszer külső rétegét A műanyag csomagolás összetevőinek összetettsége megkönnyíti annak újrahasznosítását és feldolgozását, valamint csökkenti a környezetszennyezést;Többkomponensű összetett élelmiszerek egyes összetevőinek külön csomagolására alkalmazzák, hogy csökkentsék a különböző összetevők közötti kölcsönös migrációt, ezáltal csökkentve a környezetszennyezést.Csökkentse az élelmiszer romlását vagy az élelmiszer -minőség csökkenését.Az ehető fóliát közvetlenül csomagolópapírrá vagy élelmiszer-csomagoló zacskóvá dolgozzák fel, ami nemcsak biztonságot, tisztaságot és kényelmet biztosít, hanem csökkenti a fehér szennyezés környezetre nehezedő nyomását is.

A kukorica, a szója és a búza fő nyersanyag felhasználásával papírszerű gabonafóliák készíthetők és felhasználhatók kolbász és egyéb élelmiszerek csomagolására.Használat után még akkor is, ha a természetes környezetben kidobják őket, biológiailag lebomlanak, és talajjavító műtrágyává alakíthatók..Fő anyagként keményítő, kitozán és babmaradvány felhasználásával ehető csomagolópapír készíthető gyorsételek, például gyorséttermi tészta és sült krumpli csomagolására, ami kényelmes, biztonságos és nagyon népszerű;csomagok, szilárd levesek fűszerezésére használják Az olyan készételek csomagolása, mint például az alapanyagok, amelyek felhasználáskor közvetlenül az edényben főzhetők, megakadályozzák az élelmiszerek szennyeződését, növelik az élelmiszerek tápértékét és megkönnyítik a tisztítást.A szárított avokádót, burgonyát és tört rizst fermentálják és poliszacharidokká alakítják, amelyekből új, színtelen és átlátszó, jó oxigénzáró tulajdonságokkal és mechanikai tulajdonságokkal rendelkező ehető belső csomagolóanyagok készíthetők, tejpor csomagolására. , salátaolaj és egyéb termékek [19].A katonai élelmiszerek esetében a termék felhasználása után a hagyományos műanyag csomagolóanyag a környezetbe kerül, és az ellenség nyomon követésének jelzője lesz, amely könnyen felfedheti a hollétét.A többkomponensű speciális élelmiszerekben, mint a pizza, péksütemények, ketchup, fagylalt, joghurt, sütemények és desszertek, a műanyag csomagolóanyagok közvetlenül nem adhatók hozzá, és az ehető csomagolófólia egyedülálló előnyeit mutatja, ami csökkentheti a csoportok számát. Az ízes anyagok migrációja javítja a termékminőséget és az esztétikát [21].Az ehető csomagolófilmek használhatók a tésztarendszer mikrohullámú élelmiszer -feldolgozásában.A húskészítményeket, zöldségeket, sajtokat és gyümölcsöket permetezéssel, mártással, ecsettel stb. előre csomagolják, lefagyasztják és tárolják, fogyasztáshoz csak mikrohullámú sütőben kell sütni.

Noha kevés kereskedelmi ehető csomagolási cikk és táska áll rendelkezésre, sok szabadalmat regisztráltak a potenciális ehető csomagolóanyagok készítéséről és alkalmazásáról.A francia élelmiszer -szabályozó hatóságok jóváhagytak egy „Solupan” nevű iparosodott ehető csomagolózsákot, amely hidroxi -propil -metil -cellulózból, keményítőből és nátrium -szorbátból áll, és a kereskedelemben kapható.

1.1.3.2 alkalmazás az orvostudományban

A zselatin, a cellulóz -származékok, a keményítő és az ehető gumik felhasználhatók a gyógyszerek és az egészségügyi termékek lágy és kemény kapszula kagylójának elkészítésére, amelyek hatékonyan biztosíthatják a gyógyszerek és az egészségügyi termékek hatékonyságát, és biztonságosak és ehetőek;Egyes gyógyszerek keserű ízűek, amelyeket a betegek nehéz felhasználni.Elfogadott, ehető filmek használhatók ízelűs bevonatokként az ilyen gyógyszerekhez;Egyes enterális polimer polimerek nem oldódnak fel a gyomor (pH 1,2) környezetében, hanem oldódnak a bél (pH 6,8) környezetben, és felhasználhatók a bél tartós felszabadulású gyógyszer bevonatában;Használható hordozóként a célzott gyógyszerekhez.

Blanco-Fernandez et al.kitozán acetilezett monoglicerid kompozit filmet készített, és az E-vitamin antioxidáns aktivitásának tartós felszabadítására használta, és a hatás figyelemre méltó volt.Hosszú távú antioxidáns csomagolóanyagok.Zhang és mtsai.Kevert keményítő zselatinnal, hozzáadott polietilén -glikol lágyítószert és hagyományos.Az üreges keménykapszulákat a kompozit film bemerítésével állítottuk elő, és vizsgáltuk a kompozit film átlátszóságát, mechanikai tulajdonságait, hidrofil tulajdonságait és fázismorfológiáját.Jó kapszula anyag [52].Lal et al.a kafirint ehető bevonattá készítette a paracetamol kapszulák bélben oldódó bevonatához, és tanulmányozta az ehető film mechanikai tulajdonságait, termikus tulajdonságait, zárótulajdonságait és gyógyszerleadási tulajdonságait.Az eredmények azt mutatták, hogy a cirok bevonata Különféle kemény gliadin film kapszulák nem törtek el a gyomorban, hanem a bélben szabadították fel a hatóanyagot 6,8 pH-n.Paik et al.indometacinnal bevont HPMC ftalát részecskéket készítettünk, és a HPMC ehető filmképző folyadékát permeteztük a gyógyszerrészecskék felületére, valamint tanulmányoztuk a gyógyszer beszorulási sebességét, a gyógyszerrészecskék átlagos részecskeméretét, az ehető filmet az eredmények azt mutatták, hogy a HPMCN bevonatú Az indometacin orális gyógyszer elérheti a gyógyszer keserű ízének elfedése és a gyógyszerbejuttatás megcélzása.Oladzadabbasabadi et al.módosított szágó keményítőt karragenánnal keverve ehető kompozit fóliát készítenek a hagyományos zselatin kapszulák helyettesítésére, és tanulmányozták annak szárítási kinetikáját, termomechanikai tulajdonságait, fizikai-kémiai tulajdonságait és gátlási tulajdonságait. Az eredmények azt mutatják, hogy a kompozit ehető film a zselatinhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, és használni kell a gyógyszerészeti kapszulák előállításában.

1.1.3.3 A gyümölcs- és zöldségmegőrzés alkalmazásában

A friss gyümölcsökben és zöldségekben a szedés után még élénken zajlanak a biokémiai reakciók és a légzés, ami felgyorsítja a gyümölcsök és zöldségek szöveti károsodását, és szobahőmérsékleten könnyen előidézhető a gyümölcsök és zöldségek nedvességvesztése, ami a a gyümölcsök és zöldségek belső szöveteinek minősége és érzékszervi tulajdonságai.hanyatlás.Ezért a tartósítás vált a legfontosabb kérdéssé a gyümölcsök és zöldségek tárolása és szállítása során;A hagyományos megőrzési módszerek rossz megőrzési hatással és magas költségekkel járnak.A gyümölcsök és zöldségek bevonatos tartósítása jelenleg a leghatékonyabb módszer a szobahőmérsékletű tartósításban.Az ehető filmképző folyadék a gyümölcsök és zöldségek felületén van bevonva, ami hatékonyan megakadályozhatja a mikroorganizmusok invázióját, csökkentheti a gyümölcs- és zöldségszövetek légzését, vízveszteségét és tápanyagvesztését, késlelteti a gyümölcs- és zöldségszövetek fiziológiai öregedését, és tartsa a gyümölcs- és zöldségszöveteket Az eredeti telt és sima.Fényes megjelenés, a frissen tartás és a tárolási idő meghosszabbítása érdekében.Az amerikaiak az acetil -monogliceridet és a növényi olajból kivont sajtot használják az ehető film előkészítéséhez, és felhasználják a gyümölcsök és a zöldségek vágására, hogy a dehidrációt, a barnulást és a mikroorganizmusok invázióját megakadályozzák, hogy fenntartható legyen a hosszú idő.Friss állapot.Japán a hulladék selyemként alapanyagként használja a burgonya friss tartófilm előállítását, amely a hidegtároláshoz hasonló friss tartási hatást érhet el.Az amerikaiak növényi olajat és gyümölcsöt használnak a fő nyersanyagként a bevonó folyadék előállításához, és frissen tartják a vágott gyümölcsöt, és megállapították, hogy a megőrzési hatás jó.

Marquez et al.nyersanyagként tejsavófehérjét és pektint használtak fel, valamint glutaminázt adtunk hozzá a térhálósításhoz, így kompozit ehető filmet készítettek, amelyet frissen vágott alma, paradicsom és sárgarépa bevonására használtak, ami jelentősen csökkentheti a fogyás mértékét., gátolja a mikroorganizmusok szaporodását a frissen vágott gyümölcsök és zöldségek felületén, és meghosszabbítja az eltarthatóságot azzal a feltételezéssel, hogy megőrzi a frissen vágott gyümölcsök és zöldségek ízét és zamatát.Shi Lei et al.Kitozán ehető filmmel bevont vörös gömbszőlő, amely csökkentheti a szőlő súlycsökkenését és rothadási sebességét, megőrizheti a szőlő színét és fényességét, és késlelteti az oldható szilárd anyagok lebomlását.Kitozán, nátrium-alginát, nátrium-karboxi-metil-cellulóz és poliakrilát alapanyagként Liu et al.ehető fóliákat készített többrétegű bevonattal a gyümölcsök és zöldségek frissen tartására, és vizsgálta ezek morfológiáját, vízoldhatóságát stb. Az eredmények azt mutatták, hogy a nátrium-karboximetil-cellulóz-kitozán-glicerin kompozit film a legjobb tartósító hatású.Sun Qingshen et al.tanulmányozta az eper tartósítására használt szójabab fehérje-izolátum kompozit filmjét, amely jelentősen csökkentheti a szamóca párologtatását, gátolja a légzését és csökkenti a rothadt gyümölcs arányát.Ferreira et al.gyümölcs- és zöldségmaradék port és burgonyahéjport használt kompozit ehető film készítéséhez, tanulmányozta a kompozit film vízoldhatóságát és mechanikai tulajdonságait, valamint bevonási módszert alkalmazott a galagonya tartósításához.Az eredmények azt mutatták, hogy a galagonya eltarthatósága meghosszabbodott.50%, a súlyvesztés mértéke 30-57%-kal csökkent, a szerves sav és a nedvességtartalom nem változott jelentősen.Fu Xiaowei et al.tanulmányozta a friss paprika megőrzését a kitozán ehető film által, és az eredmények azt mutatták, hogy ez jelentősen csökkentheti a friss paprika légzési intenzitását a tárolás során, és késleltetheti a paprika öregedését.Navarro-Tarazaga et al.Használt méhviasz által módosított HPMC ehető film a szilva megőrzéséhez.Az eredmények azt mutatták, hogy a méhviasz javíthatja a HPMC -filmek oxigén- és nedvesség -gát tulajdonságait, valamint mechanikai tulajdonságait.A szilva súlycsökkentési sebessége szignifikánsan csökkent, javult a gyümölcs lágyulása és vérzése a tárolás során, és a szilva tárolási periódusa meghosszabbodott.Tang Liying et al.használt Shellac Alkali megoldást keményítő módosításában, előkészített ehető csomagolófilmet készített és megvizsgálta a film tulajdonságait;Ugyanakkor a filmképző folyadék felhasználása a mangófutáshoz a frissesség érdekében hatékonyan csökkentheti a légzést. Ez megakadályozhatja a barnulási jelenséget a tárolás során, csökkentheti a fogyás sebességét és meghosszabbíthatja a tárolási időszakot.

1.1.3.4 Alkalmazás a húskészítmények feldolgozásában és megőrzésében

A gazdag tápanyagokkal és a magas víz aktivitással rendelkező hústermékeket a mikroorganizmusok könnyen betolakodnak a feldolgozás, a szállítás, a tárolás és a fogyasztás folyamatában, ami a szín és a zsír oxidációjának sötétedését és más romlást eredményez.A húskészítmények tárolási idejének és eltarthatósági idejének meghosszabbítása érdekében törekedni kell a húskészítményekben lévő enzimek aktivitásának gátlására, a felületre kerülő mikroorganizmusok inváziójának gátlására, valamint a zsíroxidáció okozta szín- és szagromlás megakadályozására.Jelenleg az ehető filmmegőrzés az egyik leggyakoribb módszer, amelyet széles körben használnak a hús megőrzésében otthon és külföldön.Összehasonlítva a hagyományos módszerrel, kiderült, hogy a külső mikroorganizmusok inváziója, a zsír oxidatív ranciája és a lé elvesztése jelentősen javult az ehető filmbe csomagolt hústermékekben, és a hústermékek minősége jelentősen javult.Az eltartási idő meghosszabbodik.

A húskészítmények ehető fóliájának kutatása az 1950-es évek végén kezdődött, és a legsikeresebb alkalmazási eset a kollagén ehető fólia volt, amelyet széles körben alkalmaznak a kolbászgyártásban és -feldolgozásban.Emiroglu et al.A szezámolajat hozzáadta a szójabab protein ehető filmhez antibakteriális film előállításához, és megvizsgálta annak antibakteriális hatását a fagyasztott marhahúsra.Az eredmények azt mutatták, hogy az antibakteriális film jelentősen gátolhatja a Staphylococcus aureus szaporodását és növekedését.Wook et al.készített egy proanthocyanidin ehető filmet, és a hűtött sertéshús bevonására használta a frissesség érdekében.Megvizsgáltuk a sertésborda színét, pH-ját, tvb-n értékét, tiobarbitursavat és mikrobiális számát 14 napos tárolás után.Az eredmények azt mutatták, hogy a proanthocianidinek ehető filmje hatékonyan csökkentheti a tiobarbitursav képződését, megakadályozhatja a zsírsav -romlást, csökkentheti a mikroorganizmusok invázióját és szaporodását a húskészítmények felületén, javítja a húskészítmények minőségét, és meghosszabbítja a tárolási időszakot szavatossági idő .Jiang Shaotong et al.Hozzáadott tea-polifenolokat és allicint a keményítő-nátrium-alginát kompozit membránoldathoz, és felhasználta a hűtött sertéshús frissességének megőrzésére, amelyet 0-4 ° C-on lehet tárolni 19 napnál hosszabb ideig.Cartagena et al.beszámoltak a kollagén -ehető film antibakteriális hatásáról, amelyet nisin antimikrobiális szerrel adtak hozzá a sertésszeletek megőrzésére, jelezve, hogy a kollagén ehető film csökkentheti a hűtött sertésszeletek nedvességtartalmát, késleltetheti a hústermékek ranciáját, és hozzáadhatja a kollagénfilmet % -kal % -kal. Nisinnek volt a legjobb megőrzési hatása.Wang Rui et al.Megvizsgálta a nátrium -alginát, a kitozán és a karboxi -metilszál változásait a pH, az illékony bázis -nitrogén, a bőrpír és a marhahús teljes számának összehasonlító elemzésével a tárolástól számított 16 napon belül.A nátrium -vitamin háromféle ehető filmjét használták a hűtött marhahús frissességének megőrzésére.Az eredmények azt mutatták, hogy a nátrium -alginát ehető filmje ideális frissesség -megőrzési hatással volt.Caprioli et al.Csomagolt főtt pulyka mell nátrium -kazinátus ehető filmmel, majd 4 ° C -on hűtötte.A tanulmányok kimutatták, hogy a nátrium -kazinátus ehető film lassíthatja a pulykahúst a hűtés során.rancigitás.

1.1.3.5 A vízi termékek megőrzésében történő alkalmazás

A vízi termékek minőségi csökkenése elsősorban a szabad nedvesség csökkentésében, az íz romlásában és a vízi termékek textúrájának romlásában jelentkezik.A vízi termékek bomlása, az oxidáció, a denaturáció és a mikrobiális invázió által okozott száraz fogyasztás mind fontos tényezők, amelyek befolyásolják a vízi termékek eltarthatóságát.A fagyasztott tárolás gyakori módszer a vízi termékek megőrzésére, de a folyamatban bizonyos fokú minőségi lebomlás is lesz, ami különösen súlyos az édesvízi halak számára.

A vízi termékek ehető film -megőrzése az 1970 -es évek végén kezdődött, és most széles körben használták.Az ehető film hatékonyan képes megőrizni a fagyasztott vízi termékeket, csökkentheti a vízvesztést, és antioxidánsokkal is kombinálható a zsírok oxidációjának megakadályozása érdekében, ezáltal elérve az eltarthatósági és eltarthatósági idő meghosszabbítását.Meenatchisundaram et al.Készített egy keményítő-alapú kompozit ehető filmet, mátrixként keményítőt használva, és fűszereket adtak hozzá, mint például a szegfűszeg és a fahéj, és a fehér garnélarák megőrzésére használták.Az eredmények azt mutatták, hogy az ehető keményítőfilm hatékonyan gátolja a mikroorganizmusok növekedését, lassíthatja a zsírok oxidációját, meghosszabbítja a hűtött fehér garnélarák eltarthatóságát 10 ° C -on, és 4 ° C -on akár 14 és 12 napig is.Cheng Yuanyuan és mások tanulmányozták a pullulan oldat tartósítószerét, és elvégezték az édesvízi halakat.A megőrzés hatékonyan gátolhatja a mikroorganizmusok növekedését, lelassíthatja a halfehérje és a zsír oxidációját, és kiváló megőrzési hatással rendelkezik.Yunus et al.bevont szivárványos pisztráng egy zselatin -ehető fóliával, amelyhez a babérlevél illóolajat hozzáadták, és megvizsgálta a hűtött megőrzés hatását 4 ° C -on.Az eredmények azt mutatták, hogy a zselatin ehető film hatékonyan fenntartotta a szivárványos pisztráng minőségét akár 22 napig.hosszú ideje .Wang Siwei et al.Használt nátrium -alginát, kitozán és CMC, mint a fő anyagok, hozzáadott sztearinsavat az ehető film folyadék elkészítéséhez, és a Penaeus Vannamei bevonására használták a frissesség érdekében.A tanulmány kimutatta, hogy a CMC és kitozán kompozit filmje A folyadék jó tartósító hatással rendelkezik, és körülbelül 2 nappal meghosszabbítja az eltarthatóságot.Yang Shengping és mások kitozán-tea polifenol ehető fóliát használtak a friss hajfarok hűtésére és tartósítására, amely hatékonyan gátolja a baktériumok szaporodását a hajfarok felszínén, késlelteti az illékony sósav képződését, és meghosszabbítja a hajfarok eltarthatóságát. kb. 12 nap.

1.1.3.6 Alkalmazás sült ételekben

A rántott étel széles körben népszerű, nagy teljesítményű, fogyasztásra kész étel.Poliszacharid és fehérje ehető fóliával csomagolva, amely megakadályozhatja az étel színváltozását a sütési folyamat során, és csökkentheti az olajfogyasztást.oxigén és nedvesség bejutása [80].A sült ételek gellángumival való bevonása 35%-63%-kal csökkentheti az olajfogyasztást, például sashimi sütésekor 63%-kal csökkentheti az olajfogyasztást;burgonya chips sütésekor 35%-63%-kal csökkentheti az olajfogyasztást.60%-kal csökkentett üzemanyag-fogyasztás stb. [81].

Singthong et al.poliszacharidokból, például nátrium-alginátból, karboxi-metil-cellulózból és pektinből ehető filmeket készített, amelyeket a sült banáncsíkok bevonására használtak, és tanulmányozta a sütés utáni olaj felszívódását.Az eredmények azt mutatták, hogy a pektin és a karboxil A metilcellulózzal bevont sült banáncsíkok jobb érzékszervi minőséget mutattak, amelyek közül a pektin ehető film volt a legjobb hatással az olajfelszívódás csökkentésére [82].Holowia et al.Bevonatú HPMC és MC filmek a sült csirke filé felületén, hogy megvizsgálják az olajfogyasztás változásait, a szabad zsírsav -tartalmat és a színkértéket a sütőben.A bevonat előkészítése csökkentheti az olaj felszívódását és javíthatja az olaj élettartamát [83].Sheng Meixiang et al.Készített ehető filmeket készített CMC -ről, kitozánról és szójafehérje -izolátumról, bevont burgonya chipsről, és magas hőmérsékleten sülték őket, hogy megvizsgálják az olaj abszorpcióját, a víztartalmat, a színt, az akril -amid -tartalmat és a burgonya chips szenzoros minőségét., Az eredmények azt mutatták, hogy a szójafehérje -izolátum -ehető filmnek jelentős hatása van a sült burgonya chips olajfogyasztásának csökkentésére, és a kitozán ehető filmnek jobb hatása van az akril -amid -tartalom csökkentésére [84].Salvador et al.bevonva a sült tintahal gyűrűk felületét búzakeményítővel, módosított kukoricakeményítővel, dextrinnel és gluténnel, ami javíthatja a tintahal gyűrűk ropogósságát és csökkentheti az olaj abszorpciós sebességét [85].

1.1.3.7 pékárukban történő alkalmazás

Az ehető fólia sima bevonatként használható a pékáruk megjelenésének javítására;Használható a nedvesség, az oxigén, a zsír stb. Gátjaként a pékáruk eltarthatóságának javításához, például a kitozán ehető fóliát használják a kenyér bevonására, és ragasztóként is használható ropogós snackekhez és harapnivalókhoz, például a pörkölt földimogyorót gyakran vonják be ragasztóval, hogy bevonják a sót és az ízesítőket [87].

Christos et al.ehető filmeket készített nátrium-alginátból és tejsavófehérjéből, és bevonta azokat a Lactobacillus rhamnosus probiotikus kenyér felületére.A tanulmány kimutatta, hogy a probiotikumok túlélési aránya szignifikánsan javult, de a két típusú kenyér mutatta az emésztőrendszeri mechanizmusokat, tehát az ehető film bevonása nem változtatja meg a kenyér textúráját, ízét és termofizikai tulajdonságait [88].Panuwat et al.Az indiai egreskivonatot hozzáadta a metil -cellulóz mátrixhoz egy ehető kompozit film elkészítéséhez, és a sült kesudió frissességének megőrzésére használta.Az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit ehető film hatékonyan gátolhatja a pörkölt kesudiót a tárolás során.A minőség romlott, és a sült kesudió eltarthatósági ideje legfeljebb 90 napra meghosszabbodott [89].Schou et al.Átlátszó és rugalmas ehető filmet készített nátrium -kazinátussal és glicerinnel, és megvizsgálta annak mechanikai tulajdonságait, a vízáteresztő képességet és annak csomagolási hatását a sült kenyérszeletekre.Az eredmények azt mutatták, hogy a nátrium -kazetta csomagolt kenyér ehető filmje.A kenyérrel történő keménysége szobahőmérsékleten a tárolás után 6 órán belül csökkenthető [90].Du et al.alma alapú ehető fóliát és paradicsom alapú ehető fóliát használtak növényi illóolajokkal a sült csirke becsomagolásához, ami nemcsak gátolta a mikroorganizmusok szaporodását a csirke sütése előtt, hanem a csirke ízét is fokozta a sütés után [91].Javanmard et al.Készített egy ehető filmet búzakeményítőből, és felhasználta a sült pisztácia kernelek becsomagolására.Az eredmények azt mutatták, hogy az étkezési keményítőfilm megakadályozza a dió oxidatív avasodását, javítja a dió minőségét és meghosszabbítja eltarthatóságát [92].Majid et al.tejsavófehérje ehető fóliát használt a pörkölt földimogyoró bevonására, ami növelheti az oxigéngátat, csökkentheti a földimogyoró avasodását, javíthatja a pörkölt földimogyoró ridegségét és meghosszabbíthatja tárolási idejét [93].

1.1.3.8 Alkalmazás cukrászati ​​termékekben

Az édességipar magas követelményei vannak az illékony alkatrészek diffúziójára, így csokoládé és cukorkák esetén csiszolt felületekkel kell használni a vízben oldódó ehető fóliákat az illékony alkatrészeket tartalmazó bevonat folyadék helyett.Az ehető csomagolófilm sima védőfóliát képezhet a cukorka felületén, hogy csökkentse az oxigén és a nedvesség migrációját [19].A savófehérje ehető filmek alkalmazása a cukrászatban jelentősen csökkentheti az illékony komponensek diffúzióját.Amikor a csokoládét olajos ételek, például sütemények és mogyoróvaj kapszulázására használjuk, az olaj a csokoládé külső rétegébe vándorol, ragacsossá teszi a csokit, és „fordított fagy” jelenséget okoz, de a belső anyag kiszárad, ami változtasson az ízében.Ha hozzáad egy réteg ehető filmcsomagolóanyagot a zsírgátló funkcióval, megoldhatja ezt a problémát [94].

Nelson et al.A metil -cellulóz ehető fóliát több lipidet tartalmazó cukorkák bevonására használták, és nagyon alacsony lipid -permeabilitást mutattak, ezáltal gátolva a csokoládé fagyos jelenségét [95].A Meyers hidrogél-viselő kettős rétegű ehető filmet alkalmazott a rágógumira, amely javíthatja annak tapadását, csökkentheti a víz illékonyodását és meghosszabbíthatja az eltarthatóságát [21].Fadini et al.A dekollagen-cocoa vaj ehető kompozit filmet megvizsgálták annak mechanikai tulajdonságai és vízáteresztő képessége szempontjából, és a jó eredményekkel rendelkező csokoládé termékek bevonásaként használták [96].

1.1.4 Cellulóz-alapú ehető filmek

A cellulóz-alapú ehető film egyfajta ehető film, amelyet a legelterjedtebb cellulózból és annak származékaiból készítenek, mint a fő nyersanyagok.A cellulóz-alapú ehető film szagtalan és íztelen, jó mechanikai szilárdsággal, olajgáttulajdonságokkal, átláthatósággal, rugalmassággal és jó gázgáttulajdonságokkal rendelkezik.A cellulóz hidrofil jellege miatt azonban a cellulóz-alapú ehető film ellenállása a vízteljesítmény általában viszonylag gyenge [82, 97-99].

A cellulóz-alapú ehető film, amely az élelmiszeriparban található hulladékanyagokból készült, kiváló teljesítményű ehető csomagolófilmeket szerezhet, és újra felhasználhatja a hulladékanyagokat a termékek hozzáadott értékének növelése érdekében.Ferreira et al.Kevert gyümölcs- és növényi maradékpor burgonyahéjporral a cellulóz-alapú ehető kompozit film elkészítéséhez, és a Hawthorn bevonására alkalmazta a frissesség megőrzése érdekében, és jó eredményeket ért el [62].Tan Huizi et al.a babcsomagokból kivont étrendi rostot használták alapanyagként, és hozzáadott egy bizonyos mennyiségű sűrítőt a szójabab rostjának ehető film készítéséhez, amelynek jó mechanikai tulajdonságai és gát tulajdonságai vannak [100], amelyet elsősorban a gyorséttermi fűszerezés csomagolására használnak. , Kényelmes és tápláló az anyagcsomag közvetlenül a forró vízben történő feloldása.

A vízben oldódó cellulózszármazékok, például a metil-cellulóz (MC), a karboxi-metil-cellulóz (CMC) és a hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC) folytonos mátrixot képezhetnek, és általánosan használják ehető filmek fejlesztésében és kutatásában.Xiao Naiyu et al.fő filmképző szubsztrátumként MC-t használtak, polietilénglikolt és kalcium-kloridot és egyéb segédanyagokat adtak hozzá, öntési módszerrel MC ehető filmet készítettek, és az olecranon tartósítására alkalmazták, ami meghosszabbíthatja az olecranon száját.Az őszibarack eltarthatósága 4,5 nap [101].Esmaeili et al.öntéssel készített MC ehető fóliát és vitte fel a növényi illóolaj mikrokapszulák bevonatára.Az eredmények azt mutatták, hogy az MC-fólia jó olajblokkoló hatással rendelkezik, és élelmiszerek csomagolására is alkalmazható a zsírsavromlás megelőzésére [102].Tian et al.Módosított MC ehető fóliák sztearinsavval és telítetlen zsírsavakkal, amelyek javíthatják az MC ehető filmek vízblokkoló tulajdonságait [103].Lai Fengying et al.Megvizsgálta az oldószer típusának hatását az MC ehető film filmképző folyamatára, valamint az ehető film gát tulajdonságaira és mechanikai tulajdonságaira [104].

A CMC membránok jó gát tulajdonságai vannak az O2, a CO2 és az olajok számára, és széles körben használják az élelmiszerek és az orvostudomány területén [99].Bifani et al.Készített CMC membránok és megvizsgálták a levélkivonatok hatását a membránok vízgátló tulajdonságaira és a gázgáttulajdonságokra.Az eredmények azt mutatták, hogy a levélkivonatok hozzáadása szignifikánsan javíthatja a membránok nedvesség- és oxigéngát tulajdonságait, de a CO2 esetében nem.A gát tulajdonságai az extraktum koncentrációjához kapcsolódnak [105].De Moura et al.Készített kitozán nanorészecskék megerősített CMC -filmeket, és megvizsgálták a kompozit filmek hőstabilitását, mechanikai tulajdonságait és vízoldhatóságát.Az eredmények azt mutatják, hogy a kitozán nanorészecskék hatékonyan javíthatják a CMC -filmek mechanikai tulajdonságait és hőstabilitását.Szex [98].Ghanbarzadeh et al.Készített CMC ehető filmeket készített, és megvizsgálta a glicerin és az olajsav hatását a CMC -filmek fizikai -kémiai tulajdonságaira.Az eredmények azt mutatták, hogy a filmek gát tulajdonságai szignifikánsan javultak, de a mechanikai tulajdonságok és az átláthatóság csökkent [99].Cheng et al.Készített egy karboxi-metil-cellulóz-Konjac glükomannan ehető kompozit filmet, és megvizsgálta a pálmaolaj hatását a kompozit film fizikai-kémiai tulajdonságaira.Az eredmények azt mutatták, hogy a kisebb lipid mikrogömbök jelentősen növelik a kompozit filmet.A felszíni hidrofób tulajdonság és a vízmolekula permeációs csatornájának görbülete javíthatja a membrán nedvességgáttartójának teljesítményét [106].

A HPMC jó filmképző tulajdonságokkal rendelkezik, és filmje rugalmas, átlátható, színtelen és szagtalan, jó olajcsőrű tulajdonságai vannak, de mechanikai tulajdonságait és víztömeg-tulajdonságait javítani kell.Zuniga et al.kimutatták, hogy a HPMC filmképző oldat kezdeti mikroszerkezete és stabilitása jelentősen befolyásolhatja a film felületét és belső szerkezetét, és az olajcseppek beérkezése a filmszerkezet kialakulása során jelentősen befolyásolhatja a fényátvitel és a felületi aktivitást a film.Az ágens hozzáadása javíthatja a filmképző oldat stabilitását, ami viszont befolyásolja a film felületi szerkezetét és optikai tulajdonságait, de a mechanikai tulajdonságok és a légáteresztőképesség nem csökken [107].Klangmuang et al.Organiálisan módosított agyagot és méhviaszot használtak a HPMC ehető film fokozására és módosítására a HPMC film mechanikai tulajdonságainak és gát tulajdonságainak javítása érdekében.A tanulmány kimutatta, hogy a méhviasz és az agyag módosítása után a HPMC ehető film mechanikai tulajdonságai összehasonlíthatók voltak az ehető filmekkel.Javult a nedvességkomponensek teljesítménye [108].Dogan et al.Készített HPMC ehető film, és mikrokristályos cellulózt használt a HPMC film fokozására és módosítására, valamint a film vízáteresztő képességét és mechanikai tulajdonságait tanulmányozta.Az eredmények azt mutatták, hogy a módosított film nedvességgát tulajdonságai nem változtak szignifikánsan., de annak mechanikai tulajdonságai jelentősen javultak [109].Choi et al.Az oregánó levél és a bergamot illóolaj hozzáadása a HPMC mátrixhoz ehető kompozit film elkészítéséhez, és a friss szilva bevonására alkalmazta.A tanulmány kimutatta, hogy az ehető kompozit film hatékonyan gátolja a szilva légzését, csökkentve az etilén előállítását, csökkentve a fogyás sebességét és javítva a szilva minőségét [110].Esteghlal et al.Kevert HPMC -vel a zselatinnal ehető kompozit filmek elkészítéséhez és ehető kompozit filmek tanulmányozásához.A HPMC -zselatin fizikai -kémiai tulajdonságai, mechanikai tulajdonságai és kompatibilitása azt mutatta, hogy a HPMC zselatin kompozit filmek szakító tulajdonságai nem változtak szignifikánsan, ami felhasználható a gyógyszerkapszulák előállításához [111].Villacres et al.Tanulmányozta a HPMC-Cassava keményítő ehető kompozit filmek mechanikai tulajdonságait, gázgát tulajdonságait és antibakteriális tulajdonságait.Az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit filmek jó oxigéngáttulajdonságokkal és antibakteriális hatásokkal rendelkeztek [112].Byun et al.Készített SHELLAC-HPMC kompozit membránok, és megvizsgálták az emulgeálószerek és a sellakkoncentráció típusainak hatásait a kompozit membránokra.Az emulgeálószer csökkentette a kompozit membrán vízblokkolási tulajdonságait, de mechanikai tulajdonságai nem csökkentek szignifikánsan;A sellak hozzáadása jelentősen javította a HPMC membrán termikus stabilitását, és hatása növekedett a sellak koncentrációjának növekedésével [113].

1.1.5 Keményítő alapú ehető filmek

A keményítő természetes polimer az ehető filmek előállításához.Előnyei: széles forrás, alacsony ár, biokompatibilitás és tápérték, és széles körben használják az élelmiszer- és gyógyszeriparban [114-117].A közelmúltban sorra jelentek meg kutatások a tiszta keményítő ehető filmekkel és keményítő alapú ehető kompozit filmekkel, élelmiszerek tárolására és tartósítására [118].A magas amilóz-keményítő és annak hidroxi-propilezett módosított keményítője a fő anyag a keményítő-alapú ehető filmek elkészítéséhez [119].A keményítő retrogradációja a fő oka annak, hogy képes -e filmet létrehozni.Minél nagyobb az amilóztartalom, annál szorosabb az intermolekuláris kötés, annál könnyebb a retrogradáció, és annál jobb a film filmképző tulajdonsága és a végső szakítószilárdsága.nagyobb.Az amilóz vízben oldódó filmeket készíthet alacsony oxigén-permeabilitással, és a nagy amilózis filmek gát tulajdonságai nem csökkennek a magas hőmérsékletű környezetben, ami hatékonyan képes megvédeni a csomagolt ételeket [120].

A keményítő ehető fólia színtelen és szagtalan, jó átlátszósággal, vízoldékonysággal és gázzáró tulajdonságokkal rendelkezik, de viszonylag erős hidrofilitást és gyenge nedvességzáró tulajdonságokat mutat, ezért elsősorban élelmiszer-oxigén- és olajzáró csomagolásban használják [121-123].Ezenkívül a keményítő alapú membránok hajlamosak az öregedésre és a retrogradációra, és mechanikai tulajdonságaik is viszonylag rosszak [124].A fenti hiányosságok kiküszöbölése érdekében a keményítő fizikai, kémiai, enzimatikus, genetikai és additív módszerekkel módosítható a keményítő alapú ehető filmek tulajdonságainak javítása érdekében [114].

Zhang Zhengmao et al.Az ultrafinomi keményítő ehető filmet használt szamóca bevonására, és megállapította, hogy hatékonyan csökkentheti a vízveszteséget, késleltetheti az oldható cukortartalom csökkentését, és hatékonyan meghosszabbítja az eper tárolási periódusát [125].Garcia et al.Módosított keményítő különböző láncarányokkal, hogy módosított keményítőfilm-formáló folyadékot kapjon, amelyet friss eper bevonat-film megőrzéséhez használtak.A ráta és a bomlási arány jobb volt, mint a bevonat nélküli csoport [126].Ghanbarzadeh et al.Módosított keményítő citromsav-térhálósítással, és kémiailag térhálósított, módosított keményítőfilmet kaptak.Tanulmányok kimutatták, hogy a térhálósítás módosítása után a keményítőfilmek nedvességzáró tulajdonságai és mechanikai tulajdonságai javultak [127].Gao Qunyu et al.A keményítő enzimatikus hidrolízisét hajtotta végre, és keményítő ehető filmet kapott, amelynek mechanikai tulajdonságai, mint a szakítószilárdság, a nyúlás és a hajtogatási ellenállás nőttek, a nedvességzáró teljesítmény pedig az enzim hatásidejének növekedésével nőtt.jelentősen javult [128].Parra et al.térhálósító szert adott a tápiókakeményítőhöz, hogy jó mechanikai tulajdonságokkal és alacsony vízgőzáteresztő képességgel rendelkező ehető filmet készítsen [129].Fonseca et al.Nátrium -hipokloritot használt a burgonyakeményítő oxidálására, és ehető filmet készített oxidált keményítőből.A tanulmány kimutatta, hogy vízgőzáteresztő képessége és vízoldhatósága jelentősen csökkent, ami alkalmazható a nagy vízaktivitású élelmiszerek csomagolására [130].

A keményítő más ehető polimerekkel és lágyítókkal való keverése fontos módszer a keményítőalapú ehető filmek tulajdonságainak javítására.Jelenleg az általánosan használt komplex polimerek többnyire hidrofil kolloidok, például pektin, cellulóz, hínár poliszacharid, kitozán, karragenán és xantángumi [131].

Maria Rodriguez et al.Használt burgonyakeményítő és lágyítók vagy felületaktív anyagok, mint a keményítő alapú ehető filmek elkészítéséhez szükséges fő anyagok, megmutatva, hogy a lágyítók növelik a film rugalmasságát, és a felületaktív anyagok csökkenthetik a film nyújthatóságát [132].Santana et al.Nanoszálakat használt a kasszava keményítő ehető filmek fokozására és módosítására, és keményítő-alapú ehető kompozit filmeket kapott, javított mechanikai tulajdonságokkal, gáttulajdonságokkal és hőstabilitással [133].Azevedo et al.A savófehérje hőre lágyuló keményítővel egységes film anyag elkészítéséhez, jelezve, hogy a savófehérje és a hőre lágyuló keményítő erős felületközi adhézióval rendelkezik, és a savófehérje jelentősen javíthatja a keményítő rendelkezésre állását.Az ehető filmek vízfúvása és mechanikai tulajdonságai [134].Edhirej et al.előkészített egy tapioka-keményítő-alapú ehető filmet, és megvizsgálta a lágyító hatását a film fizikai és kémiai szerkezetére, mechanikai tulajdonságaira és termikus tulajdonságaira.Az eredmények azt mutatják, hogy a lágyító típusa és koncentrációja jelentősen befolyásolhatja a tapioka keményítőfilmet.Más lágyítókkal összehasonlítva, mint például a karbamid és a trietilén-glikol, a pektinnek a legjobb lágyító hatása van, és a pektin-ízesítésű keményítőfóliák jó víz blokkolási tulajdonságai vannak [135].Saberi et al.Használt borsó keményítőt, guargumi és glicerint használt az ehető kompozit filmek előállításához.Az eredmények azt mutatták, hogy a borsó keményítője nagy szerepet játszott a film vastagságában, sűrűségében, kohéziójában, a vízáteresztő képességben és a szakítószilárdságban.Guargumi befolyásolhatja a membrán szakítószilárdságát és elasztikus modulusát, és a glicerin javíthatja a membrán rugalmasságát [136].Ji et al.Összetett kitozánt és kukoricakeményítőt, és hozzáadott kalcium-karbonát nanorészecskéket hozzáadva egy keményítő-alapú antibakteriális film elkészítéséhez.A tanulmány kimutatta, hogy az intermolekuláris hidrogénkötések képződtek a keményítő és a kitozán között, és a film mechanikai tulajdonságai voltak, és az antibakteriális tulajdonságok fokozódtak [137].Meira et al.A továbbfejlesztett és módosított kukoricakeményítő ehető antibakteriális film kaolin nanorészecskékkel, valamint a kompozit film mechanikai és termikus tulajdonságai javultak, és az antibakteriális hatást nem befolyásolták [138].Ortega-Toro et al.Hozzáadott HPMC -t a keményítőhöz és hozzáadott citromsavat az ehető film elkészítéséhez.A tanulmány kimutatta, hogy a HPMC és a citromsav hozzáadása hatékonyan gátolja a keményítő öregedését és csökkenti az ehető film vízáteresztő képességét, de az oxigéngát tulajdonságai csökkennek [139].

1.2 polimer hidrogélek

A hidrogélek egy olyan hidrofil polimerek osztálya, amelynek háromdimenziós hálózati struktúrája oldódik a vízben, de vízzel megduzzadhat.Makroszkopikusan a hidrogél határozott formájú, nem tud áramolni, és szilárd anyag.Mikroszkóposan a vízoldható molekulák különböző formában és méretben oszlanak el a hidrogélben, és különböző diffúziós sebességgel diffundálhatnak, így a hidrogél az oldat tulajdonságait mutatja.A hidrogélek belső szerkezetének korlátozott szilárdsága van és könnyen megsemmisül.Szilárd és folyékony halmazállapotú.Hasonló rugalmassággal rendelkezik, mint a szilárd, és egyértelműen különbözik az igazi szilárd anyagtól.

1.2.1 A polimer hidrogélek áttekintése

1.2.1.1 A polimer hidrogélek osztályozása

A polimer hidrogél egy háromdimenziós hálózati szerkezet, amely polimer molekulák közötti fizikai vagy kémiai térhálósítással jön létre [143-146].Nagy mennyiségű vizet vesz fel a vízben, hogy megduzzadjon, ugyanakkor megőrzi háromdimenziós szerkezetét és vízben oldhatatlan.víz.

A hidrogélek osztályozásának számos módja van.A térhálósítási tulajdonságok közötti különbség alapján feloszthatók fizikai gélekre és kémiai gélekre.A fizikai géleket viszonylag gyenge hidrogénkötések, ionkötések, hidrofób kölcsönhatások, Van der Waals erők és fizikai összefonódás képezi a polimer molekuláris láncok és más fizikai erők között, és különféle külső környezetben oldatokká alakítható.Reverzibilis gélnek hívják;A kémiai gél általában egy állandó, háromdimenziós hálózati szerkezet, amely kémiai kötések, például kovalens kötések térhálósításával jön létre hő, fény, iniciátor stb. jelenlétében. A gél kialakulása után visszafordíthatatlan és állandó, más néven ún. Az igazi kondenzátumhoz [147-149].A fizikai gélek általában nem igényelnek kémiai módosítást és alacsony toxicitásúak, de mechanikai tulajdonságaik viszonylag rosszak, és nehéz ellenállni a nagy külső igénybevételnek;A kémiai gélek általában jobb stabilitási és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

Különböző források alapján a hidrogéleket szintetikus polimer hidrogélekre és természetes polimer hidrogélekre oszthatjuk.A szintetikus polimer hidrogélek szintetikus polimerek kémiai polimerizációjával keletkező hidrogélek, amelyek főleg poliakrilsavat, polivinil-acetátot, poliakrilamidot, polietilén-oxidot stb. tartalmaznak;A természetes polimer hidrogélek A polimer hidrogélek természetes polimerek, például poliszacharidok és fehérjék térhálósításával jönnek létre a természetben, beleértve a cellulózt, alginátot, keményítőt, agarózt, hialuronsavat, zselatint és kollagént [6, 7, 150], 151].A természetes polimer hidrogélek általában széles forrásból, alacsony árból és alacsony toxicitásból állnak, a szintetikus polimer hidrogélek pedig általában könnyen feldolgozhatók és nagy hozammal rendelkeznek.

A külső környezetre adott különféle válaszok alapján a hidrogéleket hagyományos hidrogélekre és intelligens hidrogélekre is fel lehet osztani.A hagyományos hidrogélek viszonylag érzéketlenek a külső környezet változásaira;Az intelligens hidrogélek érzékelik a külső környezet kis változásait, és ennek megfelelő változásokat idéznek elő a fizikai szerkezetben és a kémiai tulajdonságokban [152-156].A hőmérsékletre érzékeny hidrogélek esetében a térfogat a környezet hőmérsékletével változik.Az ilyen polimer hidrogélek általában hidrofil csoportokat, például hidroxil-, éter- és amid- vagy hidrofób csoportokat, például metil-, etil- és propilcsoportot tartalmaznak.A külső környezet hőmérséklete befolyásolhatja a gélmolekulák, a hidrogénkötés és a vízmolekulák és a polimer láncok közötti kölcsönhatás hidrofil vagy hidrofób kölcsönhatását, ezáltal befolyásolva a gélrendszer egyensúlyát.A pH-érzékeny hidrogélek esetében a rendszer általában savbázis-módosító csoportokat tartalmaz, például karboxilcsoportokat, szulfonsav-csoportokat vagy amino-csoportokat.A változó pH -környezetben ezek a csoportok felszívhatják vagy felszabadíthatják a protonokat, megváltoztatva a hidrogénkötést a gélben, valamint a belső és a külső ionkoncentrációk közötti különbséget, ami a gél térfogatváltozását eredményezi.Az elektromos mező, a mágneses mező és a fényérzékeny hidrogélek esetében funkcionális csoportokat tartalmaznak, például polielektrolitokat, fém-oxidokat és fényérzékeny csoportokat.Különböző külső ingerek esetén a rendszer hőmérséklete vagy ionizációs mértéke megváltozik, majd a gélmennyiséget a hőmérséklethez vagy a pH-érzékeny hidrogélhez hasonló elv változtatja meg.

Különböző gélviselkedések alapján a hidrogéleket hideg indukált gélekre és termikus gélekre oszthatjuk [157].A hideg gél, amelyet röviden hideg gélnek neveznek, egy makromolekula, amely véletlenszerű tekercsek formájában létezik magas hőmérsékleten.A hűtési folyamat során az intermolekuláris hidrogénkötések hatására fokozatosan spirális fragmensek képződnek, ezzel teljessé válik a folyamat az oldatból.A gélre való áttérés [158];A hő-indukált gél, amelyet termikus gélnek neveznek, egy makromolekula oldatban, alacsony hőmérsékleten.A hevítési folyamat során hidrofób kölcsönhatások stb. révén háromdimenziós hálózati struktúra jön létre, ezzel teljessé válik a gélesedési átmenet [159], 160].

A hidrogélek homopolimer hidrogélekre, kopolimerizált hidrogélekre és áthatoló hálózatos hidrogélekre is feloszthatók különböző hálózati tulajdonságok alapján, mikroszkopikus hidrogélekre és makroszkopikus hidrogélekre, amelyek különböző gélméretek és biológiailag lebomló tulajdonságok alapján készülnek.Különbözően lebontható hidrogélekre és nem lebomló hidrogélekre oszthatók.

1.2.1.2 Természetes polimer hidrogélek alkalmazása

A természetes polimer hidrogélek jellemzői: jó biokompatibilitás, nagy rugalmasság, bőséges források, környezeti érzékenység, magas vízvisszatartás és alacsony toxicitás, és széles körben használják a biomedicinában, az élelmiszer-feldolgozásban, a környezetvédelemben, a mezőgazdaságban és az erdészeti termelésben, és széles körben használják. iparban és más területeken használják [142, 161-165].

A természetes polimer hidrogélek alkalmazása az orvosbiológiai rokon területeken.A természetes polimer hidrogélek jó biokompatibilitása, biológiailag lebonthatósága és nincs mérgező mellékhatása, így sebkötésekként használhatók és közvetlenül érintkezhetnek az emberi szövetekkel, amelyek hatékonyan csökkenthetik a mikroorganizmusok invro inváziós invázióját, megakadályozhatják a testfolyadékok elvesztését, és lehetővé teszik az oxigénet, és lehetővé teszik az oxigént. hogy áthaladjon.Elősegíti a sebgyógyulást;Használható a kontaktlencsék elkészítésére, a kényelmes viselkedés, a jó oxigén -permeabilitás és a szembetegségek kiegészítő kezelésének előnyeivel [166, 167].A természetes polimerek hasonlóak az élő szövetek szerkezetéhez, és részt vehetnek az emberi test normál metabolizmusában, így az ilyen hidrogélek felhasználhatók szöveti műszaki állványanyagokként, szöveti műszaki porcjavítás stb. alakú és befecskendező állványok.Az előremenő stentek felhasználják a vizet. A gél speciális háromdimenziós hálózati struktúrája lehetővé teszi, hogy bizonyos támogató szerepet játsszon a biológiai szövetekben, miközben specifikus és elegendő növekedési teret biztosít a sejtek számára, és indukálhatja a sejtek növekedését, a differenciálódást és a lebomlást, valamint Az emberi test felszívódása [168].Az injekciós sztentek a hidrogélek fázisátmeneti viselkedését használják, hogy gyorsan géleket képezzenek egy áramlási oldat állapotban történő injektálás után, amely minimalizálhatja a betegek fájdalmát [169].Néhány természetes polimer-hidrogél környezeti szempontból érzékeny, tehát széles körben használják gyógyszervezérelt felszabadult anyagként, így a bennük beágyazott gyógyszerek időzített és kvantitatív módon felszabadulhatnak az emberi test előírt részeire, csökkentve a mérgező és az oldalt. A gyógyszerek hatása az emberi testre [170].

A természetes polimer hidrogélek alkalmazása az élelmiszerekkel kapcsolatos területeken.A természetes polimer hidrogélek fontos részét képezik az emberek napi három étkezésének, például néhány desszert, cukorka, húspótló, joghurt és fagylalt.Gyakran használják élelmiszer -adalékanyagként az élelmiszer -árukban, amelyek javíthatják fizikai tulajdonságait és sima ízét adhatják neki.Például, vastagítóként használják levesekben és szószokban, emulgeálószerként a gyümölcslében és felfüggesztőként.A tejitalokban, mint a pudingok és az aspikák gélese, mint tisztítószer és hab stabilizátor a sörben, mint a sajt szinerézis-gátlóként, mint kolbászok kötőanyagát, mint a keményítő retrogradációs gátlókat kenyérben és vajban használják [171-174 ].Az élelmiszer -adalékanyagok kézikönyve alapján látható, hogy nagyszámú természetes polimer hidrogélet hagynak jóvá élelmiszer -adalékanyagként az élelmiszer -feldolgozáshoz [175].A természetes polimer hidrogéleket táplálkozási erődítőkként használják az egészségügyi termékek és a funkcionális élelmiszerek, például az étkezési szálak fejlesztésében, a fogyásban lévő termékekben és az ellenállások elleni termékek fejlesztésében [176, 177];Prebiotikumként a vastagbél egészségügyi termékekben és a vastagbélrák megelőzésére szolgáló termékekben használják [178];A természetes polimer hidrogélek ehető vagy lebontható bevonatokká vagy filmekké válhatnak, amelyek felhasználhatók az élelmiszer -csomagolóanyagok, például a gyümölcs- és zöldségmegőrzés területén, a felületen lévő gyümölcsökre és zöldségekre bevonva, meghosszabbíthatja az eltarthatóságot gyümölcsök és zöldségek egy része, és a gyümölcsöket és zöldségeket friss és gyengéden tartja;Csomagolóanyagként is használható a kényelmi ételekhez, például kolbászokhoz és fűszerekhez a tisztítás megkönnyítése érdekében [179, 180].

A természetes polimer hidrogélek alkalmazása más területeken.A napi szükségletek szempontjából hozzáadható a krémes bőrápoláshoz vagy a kozmetikumokhoz, amelyek nemcsak megakadályozhatják a terméket a tárolás során kiszáradni, hanem a bőr hidratálását és hidratálását is;Használható az illatok stílusa, hidratálása és lassú felszabadításához a szépség sminkben;Használható napi szükségletekben, például papírtörülközőkben és pelenkákban [181].A mezőgazdaságban felhasználható az aszály ellen, a palánták védelmére és a munkaerő -intenzitás csökkentésére;A növényi vetőmagok bevonószereként jelentősen növelheti a vetőmag csírázási sebességét;A palántaátültetéshez történő felhasználáskor növelheti a palánták túlélési sebességét;peszticidek, javítják a felhasználást és csökkentik a szennyezést [182, 183].Környezeti szempontból flokkulálószerként és adszorbensként használják szennyvíztisztításhoz, amely gyakran nehézfém-ionokat, aromás vegyületeket és színezékeket tartalmaz a vízkészletek védelme és a környezet javítása érdekében [184].Az iparban dehidratáló szerként, fúrási kenőanyagként, kábelcsomagoló anyagként, tömítőanyagok és hidegtároló szerekként stb. [185] használják.

1.2.2 Hidroxi -propil -metil -cellulóz termogel

A cellulóz egy természetes makromolekuláris vegyület, amelyet a legkorábban vizsgáltak, a legközelebbi kapcsolatban áll az emberekkel, és a legelterjedtebb a természetben.Széles körben jelen van magasabb rendű növényekben, algákban és mikroorganizmusokban [186, 187].A cellulóz fokozatosan széles körű figyelmet fordított széles forrás, alacsony ár, megújuló, biológiailag lebontható, biztonságos, nem mérgező és jó biokompatibilitás miatt [188].

1.2.2.1. Cellulóz és éterszármazékai

A cellulóz egy lineáris hosszú láncú polimer, amelyet a D-anhidroglukóz szerkezeti egységek összekapcsolása β-1,4 glikozidkötéseken keresztül [189-191].Oldhatatlan.A molekuláris lánc mindkét végén egy végcsoport kivételével három poláris hidroxilcsoport van mindegyik glükóz egységben, amelyek bizonyos körülmények között nagyszámú intramolekuláris és intermolekuláris hidrogénkötést képezhetnek;és a cellulóz egy policiklusos szerkezet, és a molekuláris lánc félig merev.Lánc, magas kristályosság és nagyon rendszeres szerkezete, tehát nagymértékben a polimerizáció, a jó molekuláris orientáció és a kémiai stabilitás jellemzői [83, 187].Mivel a cellulóz lánc nagyszámú hidroxilcsoportot tartalmaz, kémiailag módosítható különféle módszerekkel, például észterezés, oxidáció és éterezés, hogy kiváló alkalmazási tulajdonságokkal rendelkező cellulóz -származékokat kapjunk [192, 193].

A cellulóz -származékok az egyik legkorábbi kutatott és előállított termék a polimer kémia területén.Ezek polimer finom vegyi anyagok, széles körű felhasználási tartományban, amelyeket kémiailag módosítanak a természetes polimer cellulózból.Közülük a cellulóz -étereket széles körben használják.Ez az ipari alkalmazások egyik legfontosabb kémiai alapanyaga [194].

Számos fajta cellulóz -éter létezik, amelyek mindegyike általában egyedi és kiváló tulajdonságai vannak, és sok olyan területen, mint az élelmiszer és az orvostudomány, széles körben használják őket [195].Az MC a legegyszerűbb cellulóz -éter a metilcsoporttal.A szubsztitúciós fok növekedésével feloldható híg lúgos oldatban, vízben, alkoholban és aromás szénhidrogén -oldószerben, az egyedi termikus gél tulajdonságokat mutatva.[196].A CMC egy anionos cellulóz -éter, amelyet a természetes cellulózból lúgosítással és savanyítással nyernek.

Ez a legszélesebb körben használt és használt cellulóz -éter, amely vízben oldódik [197].A HPC, egy hidroxi -alkil -cellulóz -éter, amelyet lúgosítva és éteresítő cellulózzal nyernek, jó hőre lágyulósággal rendelkezik, és hőgél tulajdonságokkal is rendelkezik, és gélhőmérsékletét szignifikánsan befolyásolja a hidroxi -propil -helyettesítés foka [198].A HPMC, egy fontos vegyes éter is, termikus gél tulajdonságokkal rendelkezik, és gél tulajdonságai a két szubsztituenshez és azok arányához kapcsolódnak [199].

1.2.2.2 Hidroxipropil-metil-cellulóz szerkezete

A hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC), amelynek molekulaszerkezete az 1-3. ábrán látható, egy tipikus nem ionos vízoldható cellulóz vegyes éter.A metil-klorid és a propilén-oxid éterezési reakcióját [200,201], a kémiai reakció egyenletet az 1-4. Ábra mutatja.

A HPMC szerkezeti egységén egyszerre találhatók hidroxi-propoxi (-[OCH2CH(CH3)] n OH), metoxi (-OCH3) és el nem reagált hidroxilcsoportok, teljesítménye pedig különböző csoportok együttes hatásának tükre.[202].A két szubsztituens közötti arányt a két éterezőszer tömegaránya, a nátrium-hidroxid koncentrációja és tömege, valamint az éterező szerek tömegegységre vetített cellulóz tömegaránya határozza meg [203].A hidroxi -propoxi egy aktív csoport, amely tovább alkilezhető és hidroxi -alkilezhető;Ez a csoport egy hidrofil csoport, hosszú láncú lánccal, amely bizonyos szerepet játszik a lánc belsejében.A metoxi egy végkapacáló csoport, amely a reakcióhely reakció utáni inaktiválásához vezet;Ez a csoport hidrofób csoport, és viszonylag rövid felépítésű [204, 205].Az el nem reagált és az újonnan bevezetett hidroxilcsoportok továbbra is szubsztituálhatók, ami meglehetősen bonyolult végső kémiai szerkezetet eredményez, és a HPMC tulajdonságai egy bizonyos tartományon belül változnak.A HPMC esetében kis mennyiségű szubsztitúció egészen más fizikai-kémiai tulajdonságait teheti [206], például a magas metoxi- és alacsony hidroxipropiltartalmú HPMC fizikai-kémiai tulajdonságai közel állnak az MC-hez;A HPMC teljesítménye közel áll a HPC teljesítményéhez.

1.2.2.3 A hidroxi -propil -metil -cellulóz tulajdonságai

(1) A HPMC hőgélezhetősége

A HPMC lánc egyedi hidratációs-dehidrációs tulajdonságokkal rendelkezik, a hidrofób-metil- és hidrofil-hidroxi-propilcsoportok bevezetése miatt.Fűtéskor fokozatosan gélesedési átalakításon megy keresztül, és hűtés után visszatér a megoldás állapotába.Vagyis termikusan indukált gél tulajdonságokkal rendelkezik, és a gélési jelenség reverzibilis, de nem azonos folyamat.

A HPMC gélesedési mechanizmusát illetően széles körben elfogadott, hogy alacsonyabb hőmérsékleten (a gélesedési hőmérséklet alatt) az oldatban lévő HPMC és a poláris vízmolekulák hidrogénkötésekkel kötődnek egymáshoz, így úgynevezett „madárkalitka”-szerű szupramolekuláris szerkezet jön létre.Van néhány egyszerű összefonódás a hidratált HPMC molekuláris láncai között, ettől eltekintve, kevés más interakció is van.Amikor a hőmérséklet emelkedik, a HPMC először energiát vesz fel, hogy megszakítsa a vízmolekulák és a HPMC molekulák közötti intermolekuláris hidrogénkötéseket, tönkretéve a ketrecszerű molekulaszerkezetet, fokozatosan elveszíti a megkötött vizet a molekulaláncon, és feltárja a hidroxipropil- és metoxicsoportokat.Ahogy a hőmérséklet tovább növekszik (a gél hőmérsékletének eléréséhez), a HPMC molekulák fokozatosan háromdimenziós hálózati struktúrát alkotnak a hidrofób asszociáció révén, végül HPMC gélek képződnek [160, 207, 208].

A szervetlen sók hozzáadása bizonyos mértékben befolyásolja a HPMC gélhőmérsékletét, egyesek csökkentik a gél hőmérsékletét a kisózási jelenség miatt, míg mások növelik a gél hőmérsékletét a sóoldódás jelensége miatt [209].A sók, például a NaCl hozzáadásával a sózás jelensége megtörténik, és a HPMC gélhőmérséklete csökken [210, 211].Miután sókat adnak a HPMC-hez, a vízmolekulák hajlamosabbak a sóionokkal egyesülni, így a vízmolekulák és a HPMC közötti hidrogénkötés megsemmisül, a HPMC-molekulák körüli vízréteg elfogy, és a HPMC-molekulák gyorsan felszabadulhatnak. hidrofób tulajdonság.Asszociáció, a gélképződés hőmérséklete fokozatosan csökken.Éppen ellenkezőleg, amikor olyan sókat adnak hozzá, mint például a NASCN, a só oldódásának jelensége megtörténik, és a HPMC gélhőmérséklete növekszik [212].Az anionok gélhőmérsékletre gyakorolt ​​csökkenő hatásának sorrendje: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , a kationok sorrendje a gél hőmérsékletén. a gél hőmérsékletének növekedése: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

Amikor néhány szerves kis molekulát, például hidroxilcsoportokat tartalmazó egyértékű alkoholokat adunk hozzá, a gél hőmérséklete a hozzáadott mennyiség növekedésével nő, maximum értéket mutat, majd csökken a fázisszétválásig [214, 215].Ez elsősorban kis molekulatömegének köszönhető, amely nagyságrendileg összemérhető a vízmolekulákéval, és az összekeverés után molekuláris szintű keverhetőséget tud elérni.

(2) A HPMC oldhatósága

A HPMC melegvíz oldhatatlan és hidegvíz-oldódó tulajdonságai hasonlóak, mint az MC-hez, de a különféle vízoldhatóság szerint hideg diszperziós típusra és forró diszperziós típusra oszthatók [203].A hidegen diszpergált HPMC gyorsan eloszlik a vízben hideg vízben, és viszkozitása egy idő elteltével növekszik, és valóban feloldódik a vízben;A hőcsökkentő HPMC éppen ellenkezőleg, agglomerációt mutat, amikor alacsonyabb hőmérsékleten vizet ad, de ezt nehezebb hozzáadni.Magas hőmérsékletű vízben a HPMC gyorsan eloszlatható, és a viszkozitás növekszik a hőmérséklet csökkenése után, valódi HPMC vizes oldatsá válva.A HPMC vízben történő oldhatósága a metoxicsoportok tartalmához kapcsolódik, amelyek oldhatatlanok a 85 ° C feletti forró vízben, 65 ° C és 60 ° C felett, magasról alacsonyra.Általánosságban elmondható, hogy a HPMC nem oldódik szerves oldószerekben, például acetonban és kloroformban, de etanol vizes oldatban és vegyes szerves oldatokban oldódik.

(3) A HPMC sótűrése

A HPMC nemionos jellege miatt nem képes ionizálni a vízben, így nem reagál a fémionokkal, hogy csapadékba kerüljön.A só hozzáadása azonban befolyásolja azt a hőmérsékletet, amelyen a HPMC gél képződik.Amikor a sókoncentráció növekszik, a HPMC gélhőmérséklete csökken;amikor a sókoncentráció alacsonyabb, mint a flokkulációs pont, a HPMC oldat viszkozitása növelhető, így az alkalmazás során megfelelő mennyiségű só hozzáadásával érhető el a sűrítés célja [210, 216].

(4) A HPMC sav- és lúgállósága

Általánosságban elmondható, hogy a HPMC erős sav-bázis stabilitást mutat, és a pH nem befolyásolja a pH 2-12-nél.A HPMC egy bizonyos fokú híg sav elleni rezisztenciát mutat, de azt mutatja, hogy a viszkozitás csökken a koncentrált sav esetében;Az lúgosnak kevés hatása van rá, de kissé növekedhet, majd lassan csökkentheti az oldat viszkozitását [217, 218].

(5) A HPMC viszkozitásának befolyásoló tényezője

A HPMC pszeudoplasztikus, oldata szobahőmérsékleten stabil, és viszkozitását a molekulatömeg, a koncentráció és a hőmérséklet befolyásolja.Ugyanebben a koncentrációban minél magasabb a HPMC molekulatömeg, annál nagyobb a viszkozitás;Ugyanazon molekulatömeg -terméknél minél magasabb a HPMC koncentráció, annál nagyobb a viszkozitás;A HPMC termék viszkozitása a hőmérséklet növekedésével csökken, és eléri a gélképződés hőmérsékletét, a viszkozitás hirtelen növekedésével a gélesedés miatt [9, 219, 220].

(6) A HPMC egyéb tulajdonságai

A HPMC erős ellenállást mutat az enzimekkel szemben, és az enzimekkel szembeni rezisztenciája a szubsztitúciós mértékben növekszik.Ezért a termék stabilabb minőségű a tárolás során, mint más cukortermékek [189, 212].A HPMC bizonyos emulgeáló tulajdonságokkal rendelkezik.A hidrofób metoxi -csoportok adszorbeálhatók az olajfázis felületén az emulzióban, hogy vastag adszorpciós réteget képezzenek, amely védőrétegként működhet;A vízben oldódó hidroxilcsoportok kombinálhatók a vízzel a folyamatos fázis javítása érdekében.A viszkozitás, gátolja a diszpergált fázis összeillesztését, csökkenti a felületi feszültséget és stabilizálja az emulziót [221].A HPMC keverhető vízben oldódó polimerekkel, például zselatinnal, metil-cellulózzal, sáskabab-gumival, karrageenánnal és gumi-arabokkal, hogy egyenletes és átlátszó oldatot képezzen, és összekeverhető lágyítókkal, például glicerinnel és polietilén-glikollal is.[200, 201, 214].

1.2.2.4 A hidroxi -propil -metil -cellulóz alkalmazásában meglévő problémák

Először is, a magas ár korlátozza a HPMC széles körű alkalmazását.Bár a HPMC filmnek jó átláthatósága van, a zsírgát tulajdonságai és a mechanikai tulajdonságok.A magas ár (kb. 100 000/tonna) azonban korlátozza széles körű alkalmazását, még magasabb értékű gyógyszerészeti alkalmazásokban, például kapszulákban is.Az oka annak, hogy a HPMC annyira drága, először azért, mert a HPMC előállításához használt nyersanyag -cellulóz viszonylag drága.Ezenkívül két szubsztituens csoportot, a hidroxi -propilcsoportot és a metoxi -csoportot egyszerre oltják be a HPMC -n, ami nagyon megnehezíti az előkészítési folyamatát.Komplex, tehát a HPMC termékek drágábbak.

Másodszor, a HPMC alacsony viszkozitásának és alacsony gél erősségének tulajdonságai alacsony hőmérsékleten csökkentik annak feldolgozását különböző alkalmazásokban.A HPMC egy termikus gél, amely alacsony hőmérsékleten nagyon alacsony viszkozitású oldat állapotban létezik, és magas hőmérsékleten viszkózus szilárdszerű gélt képezhet, így a feldolgozási folyamatokat, például a bevonatot, a permetezést és a merítést magas hőmérsékleten kell elvégezni .Ellenkező esetben a megoldás könnyen leereszkedik, ami nem egységes filmanyag képződését eredményezi, ami befolyásolja a termék minőségét és teljesítményét.Az ilyen magas hőmérsékleti működés növeli a nehézségi együtthatót, ami magas termelési energiafogyasztást és magas termelési költségeket eredményez.

1.2.3 Hidroxipropil-keményítő hideg gél

A keményítő egy természetes polimer vegyület, amelyet a természetes környezetben lévő növények fotoszintézisével szintetizál.Konstruáló poliszacharidjait általában a növények magjain és gumóin tárolják, granulátumok formájában, fehérjékkel, rostokkal, olajokkal, cukrokkal és ásványi anyagokkal együtt.vagy a gyökérben [222].A keményítő nemcsak az emberek számára az energiafelhasználás fő forrása, hanem egy fontos ipari alapanyag is.Széles körű, alacsony árú, zöld, természetes és megújítható, széles körben használják az élelmiszerekben és az orvostudományban, az erjedésben, a papírgyártásban, a textil- és a kőolajiparban [223].

1.2.3.1 Keményítő és származékai

A keményítő egy természetes magas polimer, amelynek szerkezeti egysége α-D-anhidroglukóz egység.A különböző egységeket glikozidkötések kötik össze, és molekuláris képlete (C6H10O5) n.A keményítő-granulátumban a molekuláris lánc egy részét α-1,4 glikozidkötések kötik össze, amely lineáris amilóz;A molekuláris lánc másik részét α-1,6 glikozidkötések kötik össze ezen alapon, amely elágazó amilopektin [224].A keményítő granulátumokban vannak kristályos régiók, amelyekben a molekulák rendezett elrendezésben vannak elrendezve, és amorf régiókban vannak elrendezve, amelyekben a molekulák rendezetlenek.alkatrész -összetétel.Nincs egyértelmű határ a kristályos és az amorf régió között, és az amilopektin molekulák több kristályos régión és amorf régión átjuthatnak.A keményítőszintézis természetes jellege alapján a keményítő poliszacharid -szerkezete növényfajok és forráshelyek között változik [225].

Bár a keményítő széles forrásból származó és megújuló tulajdonságai miatt az ipari termelés egyik fontos nyersanyagává vált, a natív keményítőnek általában vannak olyan hátrányai, mint a rossz vízoldhatóság és filmképző tulajdonságok, alacsony emulgeáló és gélesítő képesség, valamint nem megfelelő stabilitás.Alkalmazási tartományának kibővítése érdekében a keményítőt általában fizikai -kémiai módon módosítják, hogy alkalmazkodjanak a különböző alkalmazási követelményekhez [38, 114].A keményítőmolekulákban három szabad hidroxilcsoport van mindegyik glükózszerkezeti egységnél.Ezek a hidroxilcsoportok rendkívül aktívak, és a keményítőt a poliolokhoz hasonló tulajdonságokkal ruházzák fel, amelyek lehetőséget adnak a keményítő denaturációs reakciójára.

A módosítás után a natív keményítő egyes tulajdonságait nagymértékben javították, legyőzve a natív keményítő használati hibáit, így a módosított keményítő kulcsszerepet játszik a jelenlegi iparban [226].Az oxidált keményítő az egyik legszélesebb körben alkalmazott módosított keményítő, viszonylag érett technológiával.A natív keményítővel összehasonlítva az oxidált keményítő könnyebb a zselatinizálással.A magas tapadás előnyei.Az észterezett keményítő egy keményítőszármazék, amelyet a keményítőmolekulákban hidroxilcsoportok észterezésével alakítanak ki.A nagyon alacsony szintű helyettesítés jelentősen megváltoztathatja a natív keményítő tulajdonságait.A keményítőpaszta átláthatósági és filmképző tulajdonságai nyilvánvalóan javulnak.Az éteres keményítő a hidroxilcsoportok éterező reakciója a keményítőmolekulákban, hogy polistarch -éter előállítsa, és retrogradációja gyengül.Az erős lúgos körülmények között, amelyek szerint az oxidált keményítő és az észterezett keményítő nem használható, az éterkötés szintén viszonylag stabil maradhat.hajlamos a hidrolízisre.A savval módosított keményítőt a keményítőt savval kezelik, hogy növeljék az amilóztartalmat, ami fokozott retrogradációt és keményítőpasztát eredményez.Ez viszonylag átlátszó és szilárd gélt képez a hűtéskor [114].

1.2.3.2 Hidroxipropil-keményítő szerkezete

A hidroxi-propil-keményítő (HPS), amelynek molekuláris szerkezetét az 1-4. Ábra mutatja, egy nem-ion-keményítő-éter, amelyet a propilén-oxid éterikus reakciója révén készítenek lúgos körülmények között [223, 227, 228], és annak annak, és annak annak, és annak ITS-je, és annak annak, és annak annak, és annak annak, és annak annak előállítása. A kémiai reakció egyenletét az 1-6. Ábra mutatja.

A HPS szintézisében a keményítővel való reagálás mellett hidroxi -propil -keményítő előállításához a propilén -oxid reagálhat a generált hidroxi -propil -keményítővel, hogy polioxi -propil oldalláncokat hozzon létre.helyettesítési fok.A szubsztitúciós fok (DS) a szubsztituált hidroxilcsoportok átlagos számára utal glükozilcsoportonként.A keményítő glükozilcsoportjai többsége 3 hidroxilcsoportot tartalmaz, amelyek kicserélhetők, tehát a maximális DS 3. A szubsztitúció moláris foka (MS) a glükozilcsoport mole -szubsztituensek átlagos tömegére vonatkozik [223, 229].A hidroxi -propilációs reakció, a keményítő granulátum morfológiája és az amilóz és az amilopektin aránya a natív keményítőben mind befolyásolja az MS méretét.

1.2.3.3 A hidroxi -propil -keményítő tulajdonságai

(1) A HPS hideg gélesedése

A Hot HPS keményítőpaszta, különösen a magas amilóztartalommal rendelkező rendszer számára a hűtési folyamat során a keményítőpaszta amilóz molekuláris láncai összekapcsolódnak egymással, hogy háromdimenziós hálózati struktúrát képezzenek, és nyilvánvaló szilárdszerű viselkedést mutatnak.Elasztomerré válik, gélt képez, és újramelegítés után vissza tud oldott állapotba kerülni, azaz hideggéles tulajdonságokkal rendelkezik, és ez a géljelenség reverzibilis tulajdonságokkal rendelkezik [228].

A zselatinizált amilóz folyamatosan tekercselt, hogy koaxiális egyetlen spirális szerkezetet képezzen.Ezen egyetlen spirális struktúrák külső része hidrofil csoport, a belső rész hidrofób üreg.Magas hőmérsékleten a HP -k vizes oldatban léteznek véletlenszerű tekercsekként, amelyekből egyes spirális szegmensek nyúlnak ki.A hőmérséklet csökkentésével a HPS és a víz közötti hidrogénkötések megszakadnak, a szerkezeti víz elveszik, és a molekulaláncok közötti hidrogénkötések folyamatosan képződnek, végül háromdimenziós hálózati gélszerkezet alakul ki.A keményítő gélhálózatában a töltőfázis a zselatinizálás után visszamaradt keményítőszemcsék vagy -fragmensek, és némi amilopektin összefonódása is hozzájárul a gél képződéséhez [230-232].

(2) A HP -k hidrofilitása

A hidrofil hidroxi -propilcsoportok bevezetése gyengíti a keményítőmolekulák közötti hidrogénkötések szilárdságát, elősegíti a keményítőmolekulák vagy szegmensek mozgását, és csökkenti a keményítő mikrokristályok olvadási hőmérsékletét;A keményítő -granulátumok szerkezete megváltozik, és a keményítő granulátumok felülete durva, amikor növekszik a hőmérséklet, néhány repedés vagy lyuk megjelenik, így a vízmolekulák könnyen beléphetnek a keményítő granulátumok belsejébe, megkönnyítve a keményítő duzzanatát és a zselatinizálódást, Tehát a keményítő zselatinizációs hőmérséklete csökken.Ahogy a szubsztitúciós mértéke növekszik, a hidroxi -propil -keményítő zselatinizációs hőmérséklete csökken, és végül hideg vízben duzzadhat.A hidroxi-propilezés után javultak a keményítőpaszták áramlási képessége, alacsony hőmérsékleti stabilitása, átláthatósága, oldhatósága és filmképző tulajdonságai [233–235].

(3) A HPS stabilitása

A HPS egy nemionos keményítő-éter, nagy stabilitással.A kémiai reakciók, például a hidrolízis, az oxidáció és a keresztkötés során az éterkötés nem törött, és a szubsztituensek nem esnek le.Ezért a HP-k tulajdonságait viszonylag kevésbé befolyásolják az elektrolitok és a pH, biztosítva, hogy a sav-bázis pH-ján sokféle pH-ban is felhasználható legyen [236-238].

1.2.3.4 A HPS alkalmazása az élelmiszer és az orvostudomány területén

A HPS nem mérgező és íztelen, jó emésztési teljesítménygel és viszonylag alacsony hidrolizát viszkozitással.Biztonságos ehető, módosított keményítőnek ismeri el otthon és külföldön.Már az 1950 -es években az Egyesült Államok jóváhagyta a hidroxi -propil -keményítőt az élelmiszerek közvetlen felhasználására [223, 229, 238].A HPS egy módosított keményítő, amelyet széles körben használnak az élelmiszermezőben, főként sűrítőszerként használják, szuszpendáló szerként és stabilizátorként.

Használható kényelmi ételekben és fagyasztott ételekben, például italokban, fagylaltban és lekvárokban;Részben kicserélheti a magas árú ehető ínyeket, például a zselatint;Készíthető ehető filmekké, és élelmiszer -bevonatokként és csomagolásként használható [229, 236].

A HPS-t általában az orvostudományban használják töltőanyagként, gyógynövények kötőanyagaként, tabletták szétesését elősegítő anyagokként, gyógyszerészeti lágy- és keménykapszulák anyagaként, gyógyszerbevonatként, mesterséges vörösvértestek kondenzáció-gátló anyagaként és plazmasűrítőként stb. [239] .

1.3 polimer összetétel

A polimer anyagokat széles körben használják az élet minden területén, és nélkülözhetetlen és fontos anyagok.A tudomány és a technológia folyamatos fejlődése egyre változatosabbá teszi az emberek követelményeit, és az egykomponensű polimer anyagok általában nehéz megfelelni az emberek különféle alkalmazási követelményeinek.Két vagy több polimer kombinálása a leggazdaságosabb és leghatékonyabb módszer az alacsony árú, kiváló teljesítményű, kényelmes feldolgozás és széles körű polimer anyagok előállítására, amely sok kutató figyelmét felhívta, és egyre több figyelmet fordított [240-242] .

1.3.1 A polimer összetételének célja és módszere

A polimer összetételének fő célja: (L) az anyagok átfogó tulajdonságainak optimalizálása.A különböző polimerek összetartják, így a végső vegyület megtartja az egyetlen makromolekula kiváló tulajdonságait, megtanulja egymás erősségeit és kiegészíti annak gyengeségeit, és optimalizálja a polimer anyagok átfogó tulajdonságait.(2) Csökkentse az anyagköltségeket.Egyes polimer anyagok kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, de drágák.Ezért össze lehet keverni más olcsó polimerekkel, hogy csökkentsék a költségeket anélkül, hogy befolyásolnák a felhasználást.(3) Javítsa az anyagfeldolgozási tulajdonságokat.Egyes anyagok kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, de nehéz feldolgozni, és megfelelő más polimerek hozzáadhatók a feldolgozási tulajdonságok javításához.(4) Az anyag bizonyos tulajdonságainak megerősítése.Annak érdekében, hogy javítsák az anyag teljesítményét egy adott szempontból, egy másik polimert használnak annak módosítására.(5) Az anyagok új funkcióinak fejlesztése.

Általános polimer összetett módszerek: (L) Olvadáscsomagolás.Az összetett berendezés nyírási hatása alatt a különféle polimereket a viszkózus áramlási hőmérséklet fölé melegítik az összetételhez, majd az összetétel után lehűtik és granulálják.(2) Megoldás rekonstritúciója.A két összetevőt keverjük és keverjük egy közös oldószer alkalmazásával, vagy az oldott különféle polimer oldatokat egyenletesen keverjük, majd az oldószert eltávolítják, hogy polimer vegyületet kapjunk.(3) Emulziós összetétel.Keverés és ugyanazon emulgeáló típusú különféle polimer emulziók keverése után koagulánsot adunk hozzá a polimer együttes kipróbálásához, hogy polimer vegyületet kapjanak.(4) Kopolimerizáció és összetétel.Beleértve a graft kopolimerizációt, a blokk -kopolimerizációt és a reaktív kopolimerizációt is, az összetételi eljárást kémiai reakció kíséri.(5) Inter átjáró hálózat [10].

1.3.2 A természetes poliszacharidok összetétele

A természetes poliszacharidok a természetben a polimer anyagok általános osztálya, amelyek általában kémiailag módosítottak, és különféle kiváló tulajdonságokat mutatnak.Azonban az egyes poliszacharid anyagok gyakran rendelkeznek bizonyos teljesítménykorlátozásokkal, így gyakran különféle poliszacharidokat adnak össze, hogy elérjék az egyes komponensek teljesítmény -előnyeinek kiegészítését és az alkalmazási kör kibővítését.Már az 1980 -as években a különböző természetes poliszacharidok összetételének kutatása jelentősen megnőtt [243].A természetes poliszacharid-összetett rendszer otthoni és külföldön történő kutatása elsősorban a Curdlan és a nem Curdlan összetett rendszerére, valamint a kétféle nem-görddeszka poliszacharid összetett rendszerére összpontosít.

1.3.2.1 A természetes poliszacharid -hidrogélek osztályozása

A természetes poliszacharidok feloszthatók a gélek kialakításának képessége szerint.Egyes poliszacharidok önmagukban géleket képezhetnek, tehát Curdlannak nevezik, például karragénán stb.;Másoknak maguknak nincsenek géles tulajdonságai, és nem gördülékeny poliszacharidoknak, például a Xanthan Gumnak nevezik őket.

A hidrogéleket úgy lehet elérni, hogy a természetes gördülést vizes oldatban feloldják.A kapott gél hőreveríthetősége és a modulus hőmérsékleti függése alapján fel lehet osztani a következő négy különféle típusra [244]:

(1) A kriogél, a poliszacharid oldat csak alacsony hőmérsékleten, például karragénánon kaphat gélt.

(2) A termikusan indukált gél, a poliszacharid -oldat csak magas hőmérsékleten, például glükomannánon kaphat gélt.

(3) A poliszacharid -oldat nemcsak alacsonyabb hőmérsékleten kaphat gélt, hanem magasabb hőmérsékleten is kaphat gélt, hanem oldat állapotát is jelentette közbenső hőmérsékleten.

(4) Az oldat csak egy bizonyos hőmérsékleten kaphat gélt.A különböző természetes átjárónak megvan a maga kritikus (minimális) koncentrációja, amely felett gél.A gél kritikus koncentrációja a poliszacharid molekuláris lánc folyamatos hosszához kapcsolódik;A gél erősségét nagymértékben befolyásolja az oldat koncentrációja és molekulatömege, és általában a gél erőssége növekszik, amikor a koncentráció növekszik [245].

1.3.2.2 A CURDLAN ÉS NEM CURDLAN összetett rendszere

A nem kurdlan és a curdlan összetétele általában javítja a poliszacharidok gél szilárdságát [246].A Konjac Gum és a Carrageenan összetétele javítja a kompozit gélhálózat szerkezetének stabilitását és gél rugalmasságát, és jelentősen javítja gél erősségét.Wei Yu et al.Összetett karrageenánt és Konjac gumit, és az összetétel után megvitatták a gélszerkezetet.A tanulmány megállapította, hogy a karragénán és a Konjac Gum összeállítását követően szinergetikus hatást hoztak létre, és a karragénán dominált hálózati struktúrát alakították ki, a Konjac Gum diszpergálódik benne, és gélhálózatának sűrűbb, mint a tiszta karrageenáné [247].Kohyama et al.tanulmányozta a karragén/konjac gumi összetett rendszerét, és az eredmények azt mutatták, hogy a Konjac Gum molekulatömegének folyamatos növekedésével a kompozit gél repedési stressze tovább növekedett;A különböző molekulatömegű Konjac Gum hasonló gélképződést mutatott.hőfok.Ebben az összetett rendszerben a gélhálózat kialakulását a karrageenan végzi, és a két gördülési molekula közötti kölcsönhatás gyenge térhálósodott régiók képződését eredményezi [248].Nishinari et al.Tanulmányozta a Gellan Gum/Konjac Gum Compound rendszert, és az eredmények azt mutatták, hogy a monovalens kationok hatása az összetett gélre jobban kiejtett.Növeli a rendszer modulust és a gélképződést.A kétértékű kationok bizonyos mértékben elősegíthetik a kompozit gélek képződését, de a túlzott mennyiségek fázis elválasztást okoznak és csökkentik a rendszer modulusát [246].Breneer et al.Tanulmányozta a karrageenán, a sáskabab és a Konjac gumi összetételét, és megállapította, hogy a karragénán, a locust bab gumi és a konjac gumi szinergetikus hatásokat eredményezhetnek, az optimális arány pedig a Locust Bean Gum/Carrageenan 1: 5.5, Konjac Gum/Carrageenan 1: 7: 7: 7: 7: 7: 7: 7 , és amikor a hármat össze vannak alakítva, a szinergetikus hatás megegyezik a karrageenan/Konjac gumijával, jelezve, hogy a háromnak nincs különösebb összetétele.interakció [249].

1.3.2.2 Két nem kurdlan összetett rendszer

Két természetes poliszacharid, amelyek nem rendelkeznek gél tulajdonságokkal, összekeverés útján gél tulajdonságokat mutathatnak, ami géltermékeket eredményez [250].A Locust Bean Gum és a Xanthan Gum kombinálása szinergetikus hatást eredményez, amely új gélek képződését indukálja [251].Új gélterméket is beszerezhetünk a Xanthan Gum hozzáadásával a Konjac Glucomannanhoz az összetételhez [252].Wei Yanxia et al.tanulmányozta a sáskabab és a xantán gumi komplexének reológiai tulajdonságait.Az eredmények azt mutatják, hogy a Locust Bean Gum és a Xanthan Gum vegyülete szinergetikus hatást eredményez.Ha az összetett térfogatarány 4: 6, akkor a legerősebb szinergetikus hatás [253].Fitzsimons et al.Összetett Konjac Glucomannan Xanthan gumival szobahőmérsékleten és fűtés alatt.Az eredmények azt mutatták, hogy az összes vegyület gél tulajdonságokkal rendelkezik, tükrözve a kettő közötti szinergetikus hatást.Az összetett hőmérséklet és a Xanthan gumi szerkezeti állapota nem befolyásolta a kettő közötti kölcsönhatást [254].Guo Shoujun és mások megvizsgálták a sertés ürülékbab és a Xanthan Gum eredeti keverékét, és az eredmények azt mutatták, hogy a sertésfürdőkbab és a Xanthan Gum erős szinergikus hatással van.A sertés ürülékbab és a Xanthan gumi vegyület ragasztójának optimális összetételi aránya 6/4 (tömeg/tömeg).Ez 102 -szerese a szójabab -gumi egyetlen oldatának, és a gél képződik, amikor az összetett íny koncentrációja eléri a 0,4%-ot.Az összetett ragasztó nagy viszkozitással, jó stabilitással és reológiai tulajdonságokkal rendelkezik, és kiváló élelmiszer-ínyek [255].

1.3.3 A polimer kompozitok kompatibilitása

A kompatibilitás termodinamikai szempontból a molekuláris szintű kompatibilitás elérésére utal, amelyet kölcsönös oldhatóságnak is neveznek.A Flory-Huggins modell elmélete szerint a polimer összetett rendszer szabad energiaváltozása az összetétel során megfelel a Gibbs Free Energy képletnek:

△���= △���—T△ S (1-1)

Köztük △���a komplex szabad energia, △���a komplex hő, a komplex entrópia;az abszolút hőmérséklet;A komplex rendszer csak akkor kompatibilis rendszer, ha a szabad energia megváltozik △���A komplex folyamat során [256].

A megegyezés fogalma abból a tényből fakad, hogy nagyon kevés rendszer képes elérni a termodinamikai kompatibilitást.Az elengedhetetlenség arra utal, hogy a különböző komponensek homogén komplexek kialakulására képesek, és az általánosan használt kritérium az, hogy a komplexek egyetlen üveg átmeneti pontot mutatnak.

A termodinamikai kompatibilitástól eltérően az általános kompatibilitás arra utal, hogy az egyes komponensek az összetett rendszerben képesek egymást befogadni, amelyet gyakorlati szempontból javasolnak [257].

Az általánosított kompatibilitás alapján a polimer összetett rendszerek teljesen kompatibilis, részben kompatibilis és teljesen összeegyeztethetetlen rendszerekre oszthatók.A teljesen kompatibilis rendszer azt jelenti, hogy a vegyület molekuláris szinten termodinamikailag elegyedik;A részben kompatibilis rendszer azt jelenti, hogy a vegyület kompatibilis egy bizonyos hőmérsékleten vagy összetételt tartományon belül;Egy teljesen inkompatibilis rendszer azt jelenti, hogy a vegyület molekuláris szintű elegyet nem érhető el semmilyen hőmérsékleten vagy összetételben.

Bizonyos szerkezeti különbségek és a különféle polimerek közötti konformációs entrópia miatt a legtöbb polimer komplex rendszer részben kompatibilis vagy összeegyeztethetetlen [11, 12].Az összetett rendszer fázis elválasztásától és a keverés szintjétől függően a részben kompatibilis rendszer kompatibilitása szintén jelentősen változik [11].A polimer kompozitok makroszkopikus tulajdonságai szorosan kapcsolódnak belső mikroszkopikus morfológiájukhoz, valamint az egyes komponensek fizikai és kémiai tulajdonságaihoz.240], tehát nagy jelentőséggel bír az összetett rendszer mikroszkopikus morfológiájának és kompatibilitásának tanulmányozása.

Kutatási és jellemzési módszerek a bináris vegyületek kompatibilitására:

(1) Üvegátmeneti hőmérséklet t���összehasonlítási módszer.Összehasonlítva a t���a vegyületnek a T -vel���alkatrészei, ha csak egy t���Megjelenik a vegyületben, az összetett rendszer kompatibilis rendszer;Ha két t van���, és a kettő t���A vegyület helyzete a két csoportban található, a t pontok közepén���azt jelzi, hogy az összetett rendszer részlegesen kompatibilis rendszer;Ha két t van���, és a két összetevő t helyzetében helyezkednek el���, ez azt jelzi, hogy az összetett rendszer nem kompatibilis rendszer.

T���Az összehasonlító módszerben gyakran alkalmazott vizsgálati eszközök a dinamikus termomechanikai analizátor (DMA) és a differenciális szkennelő kaloriméter (DSC).Ez a módszer gyorsan megítélheti az összetett rendszer kompatibilitását, de ha a T���A két összetevő közül egy hasonló, egyetlen t���Az összetétel után is megjelenik, tehát ennek a módszernek bizonyos hiányosságai vannak [10].

(2) Morfológiai megfigyelési módszer.Először figyelje meg a vegyület makroszkopikus morfológiáját.Ha a vegyületnek nyilvánvaló fázis elválasztása van, akkor előre megítélhető, hogy az összetett rendszer összeegyeztethetetlen rendszer.Másodszor, a vegyület mikroszkopikus morfológiáját és fázisszerkezetét mikroszkóppal figyeljük meg.A teljesen kompatibilis két elem homogén állapotot alkot.Ezért a jó kompatibilitással rendelkező vegyület megfigyelheti az egyenletes fáziseloszlást és a kis diszpergált fázisú részecskeméretet.és homályos interfész.

A topográfia megfigyelési módszerében gyakran alkalmazott vizsgálati eszközök az optikai mikroszkóp és a pásztázó elektronmikroszkóp (SEM).A topográfia megfigyelési módszere kiegészítő módszerként használható más jellemzési módszerekkel kombinálva。

(3) Átláthatósági módszer.Egy részben kompatibilis összetett rendszerben a két komponens kompatibilis lehet egy bizonyos hőmérsékleten és összetételt tartományon belül, és a fázis elválasztása ezen a tartományon túl is megtörténik.Az összetett rendszer homogén rendszerről kétfázisú rendszerre történő átalakításának folyamatában a fényáteresztőképesség megváltozik, így kompatibilitása megvizsgálható a vegyület átláthatóságának tanulmányozásával.

Ez a módszer csak kiegészítő módszerként használható, mert ha a két polimer törésmutatói azonos, akkor a két inkompatibilis polimer összetételével nyert vegyület szintén átlátható.

(4) Reológiai módszer.Ebben a módszerben a vegyület viszkoelasztikus paramétereinek hirtelen megváltozását használják a fázis elválasztás jeleként, például a viszkozitás-hőmérsékleti görbe hirtelen változását használják a fázis elválasztásának megjelölésére, és a látszólagos látszólagos hirtelen változásra. A nyírófeszültség-hőmérsékleti görbét a fázis elválasztás jeleként használják.Az összetett rendszer fázis elválasztása nélküli összetétel után jó kompatibilitással rendelkezik, és a fázis elválasztásban szenvedők nem kompatibilisek vagy részben kompatibilis rendszerek [258].

(5) Han görbe módszere.Han görbeje LG���'(���) lg g ”, ha az összetett rendszer Han görbéjének nincs hőmérsékleti függősége, és a Han görbe különböző hőmérsékleten fő görbét képez, akkor az összetett rendszer kompatibilis;Ha az összetett rendszer kompatibilis, akkor a Han görbe hőmérséklettől függ.Ha a HAN görbéjét eltérő hőmérsékleten választják el egymástól, és nem tudnak fő görbét képezni, az összetett rendszer összeegyeztethetetlen vagy részben kompatibilis.Ezért az összetett rendszer kompatibilitása Han görbe elválasztása alapján lehet megítélni.

(6) Megoldási viszkozitási módszer.Ez a módszer az oldat viszkozitásának megváltoztatását használja az összetett rendszer kompatibilitásának jellemzésére.Különböző oldatkoncentrációk esetén a vegyület viszkozitását ábrázoljuk a kompozícióhoz.Ha ez egy lineáris kapcsolat, ez azt jelenti, hogy az összetett rendszer teljesen kompatibilis;Ha ez nemlineáris kapcsolat, ez azt jelenti, hogy az összetett rendszer részben kompatibilis;Ha ez egy S alakú görbe, akkor azt mutatja, hogy az összetett rendszer teljesen összeegyeztethetetlen [10].

(7) Infravörös spektroszkópia.Miután a két polimer összetett, ha a kompatibilitás jó, akkor olyan kölcsönhatások lesznek, mint például a hidrogénkötések, és a jellemző csoportok sávpozíciói a polimer láncon lévő egyes csoportok infravörös spektrumánál.A komplex jellegzetes csoportos sávok eltolódása és minden komponens megítélheti a komplex rendszer kompatibilitását.

Ezenkívül a komplexek kompatibilitását termogravimetrikus analizátorokkal, röntgendiffrakcióval, kis szögű röntgen szórással, fényszórással, neutron elektron szórással, nukleáris mágneses rezonanciával és ultrahangos technikákkal is megvizsgálhatjuk [10].

1.3.4 A hidroxi -propil -metil -cellulóz/hidroxi -propil -keményítő összetételének kutatása

1.3.4.1 A hidroxi -propil -metil -cellulóz és más anyagok összetétele

A HPMC és más anyagok vegyületeit elsősorban a gyógyszervezérelt felszabadító rendszerekben, valamint az ehető vagy lebontható filmcsomagolóanyagokban használják.A gyógyszervezérelt felszabadulás alkalmazásában a HPMC-vel gyakran összetett polimerek tartalmaznak szintetikus polimereket, például polivinil-alkoholt (PVA), tejsav-glikolsav-kopolimer (PLGA) és polikaprolakton (PCL), valamint fehérjék, természetes polimerek, például a természetes polimerek, például poliszacharidok.Abdel-Zaher et al.megvizsgálta a szerkezeti összetételt, a termikus stabilitást és azok kapcsolatát a HPMC/PVA kompozitok teljesítményével, és az eredmények azt mutatták, hogy a két polimer jelenlétében némi megegyezés van [259].Zabihi et al.HPMC/PLGA komplexet használt mikrokapszulák előállítására az inzulin szabályozott és tartós felszabadulásához, amelyek tartós felszabadulást érhetnek el a gyomorban és a bélben [260].Javed et al.Összetett hidrofil HPMC és hidrofób PCL, valamint HPMC/PCL komplexeket használt mikrokapszula anyagként gyógyszervezérelt és tartós felszabaduláshoz, amelyet az emberi test különböző részein fel lehet szabadítani az összetett arány beállításával [261].Ding et al.Tanulmányozta a reológiai tulajdonságokat, például a viszkozitást, a dinamikus viszkoelaszticitást, a kúszás visszanyerését és a HPMC/kollagén komplexek tixotropiáját, amelyet a kontrollált gyógyszerkibocsátás területén használnak, és elméleti útmutatást nyújtanak az ipari alkalmazásokhoz [262].Arthanari, Cai és Rai et al.[263-265] A HPMC és a poliszacharidok, például a kitozán, a Xanthan Gum és a Nátrium-alginát komplexeit alkalmazták a vakcinák és a gyógyszer tartós felszabadulásának folyamatában, és az eredmények szabályozható gyógyszer-felszabadulási hatást mutattak [263-265].

Az ehető vagy lebontható filmcsomagolóanyagok fejlesztésében a HPMC -vel gyakran összetett polimerek elsősorban természetes polimerek, például lipidek, fehérjék és poliszacharidok.Karaca, Fagundes és Contreras-Oliva et al.Készített ehető kompozit membránok HPMC/lipid komplexekkel, és a szilva, a cseresznye paradicsom és a citrus megőrzésében felhasználták őket.Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC/lipid komplex membránok jó volt a friss tartás antibakteriális hatása [266-268].Shetty, Rubilar és Ding et al.Tanulmányozta a HPMC-ből, a selyemfehérjéből, a savófehérje-izolátumból és a kollagénből előállított ehető kompozit filmek alkotóelemei közötti mechanikai tulajdonságok, hőstabilitás, mikroszerkezet és a kollagén kölcsönhatásai [269-271].Esteghlal et al.megfogalmazott HPMC zselatinnal ehető filmek elkészítéséhez bio-alapú csomagolóanyagokhoz való felhasználásra [111].Priya, Kondaveeti, Sakata és Ortega-Toro et al.Készített HPMC/kitozán HPMC/xyloglucan, HPMC/etil-cellulóz és HPMC/keményítő ehető kompozit filmek, és megvizsgálták azok hőstabilitási, mechanikai tulajdonságai, mikroszerkezeti tulajdonságaikat, mikroszerkezeti tulajdonságaikat [139, 272-274].A HPMC/PLA vegyület csomagolóanyagként is felhasználható az élelmiszer -alapanyagokhoz, általában extrudálással [275].

Az ehető vagy lebontható filmcsomagolóanyagok fejlesztésében a HPMC -vel gyakran összetett polimerek elsősorban természetes polimerek, például lipidek, fehérjék és poliszacharidok.Karaca, Fagundes és Contreras-Oliva et al.Készített ehető kompozit membránok HPMC/lipid komplexekkel, és a szilva, a cseresznye paradicsom és a citrus megőrzésében felhasználták őket.Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC/lipid komplex membránok jó volt a friss tartás antibakteriális hatása [266-268].Shetty, Rubilar és Ding et al.Tanulmányozta a HPMC-ből, a selyemfehérjéből, a savófehérje-izolátumból és a kollagénből előállított ehető kompozit filmek alkotóelemei közötti mechanikai tulajdonságok, hőstabilitás, mikroszerkezet és a kollagén kölcsönhatásai [269-271].Esteghlal et al.megfogalmazott HPMC zselatinnal ehető filmek elkészítéséhez bio-alapú csomagolóanyagokhoz való felhasználásra [111].Priya, Kondaveeti, Sakata és Ortega-Toro et al.Készített HPMC/kitozán HPMC/xyloglucan, HPMC/etil-cellulóz és HPMC/keményítő ehető kompozit filmek, és megvizsgálták azok hőstabilitási, mechanikai tulajdonságai, mikroszerkezeti tulajdonságaikat, mikroszerkezeti tulajdonságaikat [139, 272-274].A HPMC/PLA vegyület csomagolóanyagként is felhasználható az élelmiszer -alapanyagokhoz, általában extrudálással [275].

1.3.4.2 A keményítő és más anyagok összetétele

A keményítő és más anyagok összetételével kapcsolatos kutatások kezdetben különféle hidrofób alifás poliészter anyagokra összpontosítottak, beleértve a polilaktinsavat (PLA), a polikaprolaktonra (PCL), a polibutén emlősavsavat (PBSA) stb. 276].Muller et al.megvizsgálta a keményítő/PLA kompozitok szerkezetét és tulajdonságait, valamint a kettő közötti kölcsönhatást, és az eredmények azt mutatták, hogy a kettő közötti kölcsönhatás gyenge volt, és a kompozitok mechanikai tulajdonságai rosszak voltak [277].Correa, Komur és Diaz-Gomez et al.Tanulmányozta a keményítő/PCL komplexek két alkotóelemének mechanikai tulajdonságait, reológiai tulajdonságait, gél tulajdonságait és kompatibilitását, amelyeket biológiailag lebontható anyagok, orvosbiológiai anyagok és szöveti műszaki állványok fejlesztésére alkalmaztak [278-280].Ohkika et al.megállapította, hogy a kukoricakeményítő és a PBSA keveréke nagyon ígéretes.Ha a keményítőtartalom 5-30%, a keményítő granulátumok tartalmának növelése növelheti a modulust, és csökkentheti a szakító feszültséget és a meghosszabbítást a szünetnél [281 282].A hidrofób alifás poliészter termodinamikailag összeegyeztethetetlen a hidrofil keményítővel, és általában különféle kompatibilizátorokat és adalékanyagokat adnak hozzá, hogy javítsák a keményítő és a poliészter közötti fázis interfészet.Szadkowska, Ferri és Li et al.Megvizsgálta a szilanol-alapú lágyítók, a maleinsavides lenmagolaj és a funkcionalizált növényi olajszármazékok hatásait a keményítő/PLA komplexek szerkezetére és tulajdonságaira [283-285].Ortega-Toro, Yu et al.használt citromsav- és diisztán -diizocianátot használt a keményítő/PCL vegyület és a keményítő/PBSA vegyület kompatibizálására az anyag tulajdonságainak és stabilitásának javítására [286, 287].

Az utóbbi években egyre több kutatást végeztek a keményítő összetételéről természetes polimerekkel, például fehérjékkel, poliszacharidokkal és lipidekkel.Teklehaimanot, Sahin-Nadeen és Zhang és munkatársai a keményítő/zein, a keményítő/savófehérje és a keményítő/zselatin komplexek fizikai-kémiai tulajdonságait vizsgálták, és az eredmények mindegyike jó eredményeket ért el, amelyek alkalmazhatók az élelmiszer-biológiai anyagokra és a kapszulákra [52, 288, 289].Lozanno-Navarro, Talon és Ren et al.Tanulmányozta a keményítő/kitozán kompozit fóliák fényáteresztőképességét, mechanikai tulajdonságait, antibakteriális tulajdonságait és kitozán -koncentrációját, és természetes extraktumokat, tea -polifenolokat és más természetes antibakteriális szereket adott hozzá az összetett film antibakteriális hatásának javítása érdekében.A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a keményítő/kitozán kompozit film nagy potenciállal rendelkezik az élelmiszerek és gyógyszerek aktív csomagolásában [290-292].Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis és Zhang et al.Megvizsgálta a keményítő/cellulóz nanokristályok, a keményítő/karboxi-metil-cellulóz, a keményítő/metil-cellulóz és a keményítő/hidroxi-propil-metil-cellulóz-kompozit fóliák tulajdonságait, valamint az ehető/biológiailag megépíthető csomagolóanyagok fő alkalmazásait [293-295].Dafe, Jumaidin és Lascombes et al.Tanulmányozott keményítő/élelmiszer-ínyvegyületeket, például keményítő/pektin, keményítő/agar és keményítő/karrageenánt, amelyet elsősorban az élelmiszer- és élelmiszer-csomagolás területén használnak [296-298].A tapioka keményítő/kukoricaolaj, a keményítő/lipid komplexek fizikai -kémiai tulajdonságait Perez, de et al. Vizsgálta, elsősorban az extrudált ételek előállítási folyamatának irányításához [299, 300].

1.3.4.3 A hidroxi -propil -metil -cellulóz és a keményítő összetétele

Jimenez et al.HPMC -t használt a natív keményítő öregedésének csökkentésére a keményítő membránok permeabilitásának javítása érdekében.Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC hozzáadása csökkentette a keményítő öregedését és növeli a kompozit membrán rugalmasságát.A kompozit membrán oxigén permeabilitása szignifikánsan megnőtt, de a vízálló teljesítmény nem.Mennyit változott [301].Villacres, Basch et al.A kálium -szorbát és a nisin javíthatja a kompozit filmet.Két antibakteriális szer antibakteriális hatása jobb, ha együttesen használják [112, 302].Ortega-Toro et al.Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC diszpergált a keményítő folyamatos fázisában, és mind a citromsav, mind a HPMC hatással volt a keményítő öregedésére.bizonyos mértékű gátlásig [139].Ayorinde et al.használt HPMC/keményítő kompozit filmet használt az orális amlodipin bevonására, és az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit film szétesési ideje és felszabadulási sebessége nagyon jó [303].

Zhao Ming et al.Megvizsgálta a keményítő hatását a HPMC -filmek vízmegtartási sebességére, és az eredmények azt mutatták, hogy a keményítő és a HPMC bizonyos szinergetikus hatással volt, ami a víz visszatartási arányának általános növekedését eredményezte [304].Zhang és mtsai.megvizsgálta a HPMC/HPS vegyület film tulajdonságait és az oldat reológiai tulajdonságait.Az eredmények azt mutatják, hogy a HPMC/HPS összetett rendszernek bizonyos kompatibilitása van, az összetett membrán teljesítménye jó, és a HP -k HPC -re való reológiai tulajdonságai jó kiegyensúlyozó hatással vannak [305, 306].Kevés tanulmány található a magas HPMC-tartalommal rendelkező HPMC/keményítő-összetett rendszerről, és ezek többsége a sekély teljesítménykutatásban van, és az összetett rendszer elméleti kutatása viszonylag hiányzik, különösen -fázisú kompozit gél.A mechanikus vizsgálatok továbbra is üres állapotban vannak.

1.4 A polimer komplexek reológiája

A polimer anyagok feldolgozása során az áramlás és a deformáció elkerülhetetlenül fordul elő, és a reológia az a tudomány, amely az anyagok áramlási és deformációs törvényeit vizsgálja [307].Az áramlás a folyékony anyagok tulajdonsága, míg a deformáció szilárd (kristályos) anyagok tulajdonsága.A folyadékáram és a szilárd deformáció általános összehasonlítása a következő:

A polimer anyagok gyakorlati ipari alkalmazásaiban viszkozitásuk és viszkoelaszticitásuk meghatározza azok feldolgozási teljesítményét.A feldolgozás és az öntés folyamatában, a nyírási sebesség megváltozásával, a polimer anyagok viszkozitása több nagyságrendű nagyságrendű lehet.Változás [308].A reológiai tulajdonságok, például a viszkozitás és a nyírási elvékonyodás közvetlenül befolyásolják a szivattyúzás, a perfúzió, a diszperziós és a permetezés szabályozását a polimer anyagok feldolgozása során, és a polimer anyagok legfontosabb tulajdonságai.

1.4.1 A polimerek viszkoelaszticitása

A külső erő alatt a polimer folyadék nemcsak áramlik, hanem deformációt is mutat, egyfajta „viszkoelaszticitási” teljesítményt mutatva, és lényege a „szilárd-folyadék kétfázisú” együttélése [309].Ez a viszkoelaszticitás azonban nem a lineáris viszkoelaszticitás kis deformációknál, hanem a nemlineáris viszkoelaszticitás, ahol az anyag nagy deformációkat és hosszabb stresszeket mutat [310].

A természetes poliszacharid vizes oldatot hidrosolnak is nevezzük.A híg oldatban a poliszacharid -makromolekulák egymástól elválasztott tekercsek formájában vannak.Amikor a koncentráció egy bizonyos értékre növekszik, a makromolekuláris tekercsek áthatolnak és átfedik egymást.Az értéket kritikus koncentrációnak nevezzük [311].növekedés [312];

Egyes hidrosolok bizonyos körülmények között géleket képezhetnek, és viszkoelasztikus tulajdonságaikat általában a G 'tárolási modulus, a G -veszteség -modulus és azok frekvenciafüggősége jellemzi.A tárolási modulus megfelel a rendszer rugalmasságának, míg a veszteségi modulus megfelel a rendszer viszkozitásának [311].A híg oldatokban a molekulák között nincs összefonódás, tehát a frekvenciák széles tartományában a G 'sokkal kisebb, mint a G ″, és erős frekvenciefüggést mutatott.Mivel a g ′ és a g ″ arányos a ω gyakorisággal és annak kvadratikusával, ha a frekvencia magasabb, a g ′> g ″.Ha a koncentráció magasabb, mint a kritikus koncentráció, akkor a G 'és a G ″ még mindig frekvenciafüggőséggel rendelkezik.Ha a frekvencia alacsonyabb, a g ′ -re fordított a magas frekvenciájú G ′ -ben.

A kritikus pontot, amelyen a természetes poliszacharid -hidrosol gélré alakul, gélpontnak nevezzük.A gélpont sok meghatározása van, és a leggyakrabban a reológiában a dinamikus viszkoelaszticitás meghatározása.Ha a rendszer G ′ tárolási modulusa megegyezik a G ″ veszteségmodulussal, akkor a gélpont és a g ′> g ″ gélképződés [312, 313].

Néhány természetes poliszacharid -molekula gyenge asszociációkat képez, és gélszerkezetük könnyen megsemmisül, és G 'kissé nagyobb, mint G ”, alacsonyabb frekvenciakevőt mutatva;Míg néhány természetes poliszacharid-molekulát stabil térhálósítási régiókat képezhetnek, amelyek erősebbek a gélszerkezet, a G 'sokkal nagyobb, mint a G ″, és nincs frekvenciafüggőségük [311].

1.4.2 A polimer komplexek reológiai viselkedése

A teljesen kompatibilis polimer összetett rendszer esetében a vegyület homogén rendszer, és viszkoelaszticitása általában az egyetlen polimer tulajdonságainak összege, és viszkoelaszticitása egyszerű empirikus szabályokkal írható le [314].A gyakorlat bebizonyította, hogy a homogén rendszer nem elősegíti annak mechanikai tulajdonságainak javulását.Éppen ellenkezőleg, néhány, a fázis által elválasztott szerkezetű komplex rendszerek kiváló teljesítményűek [315].

ami a rendszer viszkoelaszticitásának jelentős változásaihoz vezet [316, 317].Az utóbbi években számos tanulmány készült a részben kompatibilis polimer komplex rendszerek viszkoelasztikus viselkedéséről.A fázis elválasztási zónában a reológiai viselkedés teljesen különbözik a homogén zónától és rendkívül összetett.

Understanding the rheological properties of the compounding system under different concentrations, compounding ratios, shear rates, temperatures, etc. is of great significance for the correct selection of processing technology, rational design of formulas, strict control of product quality, and appropriate reduction of production energia fogyasztás.[309].Például a hőmérséklet-érzékeny anyagok esetében az anyag viszkozitása a hőmérséklet beállításával megváltoztatható.És javítja a feldolgozási teljesítményt;

1.4.3 A vegyület reológiai tulajdonságait befolyásoló tényezők

1.4.3.1 Összetétel

Ezért maga az egyes komponensek fizikai és kémiai tulajdonságai döntő szerepet játszanak az összetett rendszerben.A különböző polimerek közötti kompatibilitás mértéke nagymértékben eltérő, néhány nagyon kompatibilis, és mások szinte teljesen összeegyeztethetetlenek.

1.4.3.2 Az összetett rendszer aránya

A polimer vegyület rendszer viszkoelaszticitása és mechanikai tulajdonságai jelentősen megváltoznak a vegyület arányának megváltozásával.Ennek oka az, hogy az összetett arány meghatározza az egyes komponensek hozzájárulását az összetett rendszerhez, és befolyásolja az egyes komponenseket is.interakció és fáziseloszlás.Xie Yajie et al.vizsgálta a kitozánt/hidroxi -propil -cellulózt, és megállapította, hogy a vegyület viszkozitása szignifikánsan növekedett a hidroxi -propil -cellulóztartalom növekedésével [318].Zhang Yayuan et al.Megvizsgálta a Xanthan Gum és a kukoricakeményítő komplexét, és megállapította, hogy amikor a Xanthan Gum aránya 10%volt, a konzisztencia együttható, a termésfeszültség és a komplex rendszer folyadékindexe jelentősen megnőtt.Nyilvánvalóan [319].

1.4.3.3 nyírási sebesség

A legtöbb polimer folyadék pszeudoplasztikus folyadék, amelyek nem felelnek meg Newton áramlási törvényének.A polimer folyadék áramlási görbéje nagyjából három régióra osztható: alacsony nyírási newtoni régió, nyírási vékonyodó régió és nagy nyírási stabilitási régió.Amikor a nyírási sebesség nullára hajlamos, a feszültség és a feszültség lineárisvá válik, és a folyadék áramlási viselkedése hasonló a newtoni folyadékhoz.Ebben az időben a viszkozitás egy bizonyos értékre hajlamos, amelyet nulla nyírási viszkozitásnak hívnak η0.A η0 tükrözi az anyag maximális relaxációs idejét, és a polimer anyagok fontos paramétere, amely a polimer átlagos molekulatömegéhez és a viszkózus áramlás aktivációs energiájához kapcsolódik.A nyírási vékonysági zónában a viszkozitás fokozatosan csökken a nyírási sebesség növekedésével, és a „nyírási elvékonyodás” jelensége megtörténik.Ez a zóna egy tipikus áramlási zóna a polimer anyagok feldolgozásában.A nagy nyíróstabilitási régióban, mivel a nyírási sebesség tovább növekszik, a viszkozitás egy másik állandóra hajlamos, a végtelen nyírási viszkozitás η∞, de ezt a régiót általában nehéz elérni.

1.4.3.4 Hőmérséklet

Általában a polimer anyagok áramlása során a molekuláris láncok mozgását szegmensekben hajtják végre;A hőmérséklet növekedésével a szabad térfogat növekszik, és a szegmensek áramlási ellenállása csökken, így a viszkozitás csökken.Egyes polimerek esetében azonban a hőmérséklet növekedésével a hidrofób asszociáció a láncok között fordul elő, így a viszkozitás inkább növekszik.

1.5 Kutatási jelentőség, kutatási cél és kutatási tartalom e téma

1.5.1 Kutatási jelentőség

A HPMC filmnek jó átláthatósága, olajgát tulajdonságai és mechanikai tulajdonságai is vannak.A magas ár (kb. 100 000/tonna) azonban korlátozza széles körű alkalmazását, még magasabb értékű gyógyszerészeti alkalmazásokban, például kapszulákban is.Ezenkívül a HPMC egy termikusan kiváltott gél, amely alacsony hőmérsékleten alacsony viszkozitású oldat állapotban létezik, és magas hőmérsékleten viszkózus szilárdszerű gélt képezhet, tehát a feldolgozási folyamatokat, például a bevonatot, a permetezést és a merítést, hogy azt hordozzák. Magas hőmérsékleten, ami magas termelési energiafogyasztást és magas termelési költségeket eredményez.Az olyan tulajdonságok, mint az alacsonyabb hőmérsékleten a HPMC alacsonyabb viszkozitása és gélszilárdsága, sok alkalmazásban csökkentik a HPMC feldolgozását.

Ezzel szemben a HPS egy olcsó (kb. 20 000/tonna) ehető anyag, amelyet szintén széles körben használnak az élelmiszer és az orvostudomány területén.A HPMC annyira drága oka az, hogy a HPMC előállításához használt nyersanyag -cellulóz drágább, mint a HPS előkészítéséhez használt nyersanyag -keményítő.Ezenkívül a HPMC -t két szubsztituenssel, hidroxi -propil- és metoxi -val oltják be.Ennek eredményeként az előkészítési folyamat nagyon bonyolult, tehát a HPMC ára sokkal magasabb, mint a HPSé.Ez a projekt azt reméli, hogy néhány drága HPMC-t kicseréli az alacsony árú HPS-rel, és csökkenti a termék árát a hasonló funkciók fenntartása alapján.

Ezenkívül a HPS egy hideg gél, amely alacsony hőmérsékleten viszkoelasztikus gélállapotban létezik, és magas hőmérsékleten áramló oldatot képez.Ezért a HP -k hozzáadása a HPMC -hez csökkentheti a HPMC gélhőmérsékletét, és alacsony hőmérsékleten növeli viszkozitását.és a gél erőssége, javítva annak feldolgozását alacsony hőmérsékleten.Ezenkívül a HPS ehető filmnek jó oxigéngát tulajdonságai vannak, így a HPS hozzáadása a HPMC -be javíthatja az ehető film oxigéngát tulajdonságait.

Összefoglalva: a HPMC és a HPS kombinációja: Először is fontos elméleti jelentőséggel bír.A HPMC egy forró gél, a HPS pedig egy hideg gél.A kettő összetételével elméletileg van egy átmeneti pont a meleg és a hideg gélek között.A HPMC/HPS hideg- és forró gél-összetett rendszer létrehozása és mechanizmus-kutatása új módszert kínálhat az ilyen hideg és forró, megfordított fázisú gél-összetett rendszer kutatásához. A létrehozott elméleti útmutatás.Másodszor, csökkentheti a termelési költségeket és javíthatja a termékek nyereségét.A HPS és a HPMC kombinációjával a termelési költségek csökkenthetők a nyersanyagok és a termelési energiafogyasztás szempontjából, és a termék nyeresége jelentősen javítható.Harmadszor, javíthatja a feldolgozási teljesítményt és kibővítheti az alkalmazást.A HP -k hozzáadása növelheti a HPMC koncentrációját és gél szilárdságát alacsony hőmérsékleten, és javíthatja feldolgozási teljesítményét alacsony hőmérsékleten.Ezenkívül javítható a termékteljesítmény.A HPS hozzáadásával a HPMC/HP -k ehető kompozit filmjének elkészítéséhez az ehető film oxigéngát tulajdonságai javíthatók.

A polimer összetett rendszer kompatibilitása közvetlenül meghatározhatja a vegyület mikroszkópos morfológiáját és átfogó tulajdonságait, különösen a mechanikai tulajdonságokat.Ezért nagyon fontos a HPMC/HPS összetett rendszer kompatibilitásának tanulmányozása.Mind a HPMC, mind a HP-k hidrofil poliszacharidok, azonos szerkezeti egység-glükózzal, és ugyanazon funkcionális csoportos hidroxi-propil-rel módosítják, ami nagymértékben javítja a HPMC/HPS összetett rendszer kompatibilitását.A HPMC azonban egy hideg gél, a HPS pedig egy forró gél, és a kettő inverz gél viselkedése a HPMC/HPS összetett rendszer fázis elválasztási jelenségéhez vezet.Összefoglalva: a HPMC/HPS hideg-forró gél kompozit rendszer fázis morfológiája és fázisátmenete meglehetősen összetett, tehát ennek a rendszernek a kompatibilitása és fázis elválasztása nagyon érdekes lesz.

A polimer komplex rendszerek morfológiai szerkezete és reológiai viselkedése összefüggenek.Egyrészt a reológiai viselkedés a feldolgozás során nagy hatással lesz a rendszer morfológiai felépítésére;Másrészt a rendszer reológiai viselkedése pontosan tükrözi a rendszer morfológiai szerkezetének változásait.Ezért nagy jelentőséggel bír a HPMC/HPS összetett rendszer reológiai tulajdonságainak tanulmányozása a termelés, a feldolgozás és a minőség -ellenőrzés irányításához.

A makroszkopikus tulajdonságok, mint például a HPMC/HPS hideg- és forró gél -összetett rendszer morfológiai szerkezete, kompatibilitása és reológiája, dinamikus, és olyan tényezők sorozata, mint például az oldat -koncentráció, az összetett arány, a nyírási sebesség és a hőmérséklet.A mikroszkopikus morfológiai szerkezet és a kompozit rendszer makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolat szabályozható a kompozit rendszer morfológiai szerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával.

1.5.2 Kutatási cél

Megállapítottuk a HPMC/HPS hideg és forró, fordított fázisú gél-összetett rendszert, megvizsgálták annak reológiai tulajdonságait, és feltártuk az összetevők fizikai és kémiai szerkezetének, az összetett aránynak és a feldolgozási feltételeknek a rendszer reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásait.Megállapítottuk a HPMC/HPS ehető kompozit filmjét, és megvizsgáltuk a makroszkopikus tulajdonságokat, például a mechanikai tulajdonságokat, a levegő permeabilitását és a film optikai tulajdonságait, valamint a befolyásoló tényezőket és törvényeket.Szisztematikusan tanulmányozza a HPMC/HPS hideg és a forró, megfordított fázisú gélkomplex rendszer fázisátmenetét, kompatibilitását és fázis elválasztását, feltárja annak befolyásoló tényezőit és mechanizmusait, és meghatározza a mikroszkopikus morfológiai szerkezet és a makroszkopikus tulajdonságok kapcsolatát.A kompozit rendszer morfológiai felépítését és kompatibilitását használják a kompozit anyagok tulajdonságainak szabályozására.

1.5.3 Kutatási tartalom

A várható kutatási cél elérése érdekében ez a cikk a következő kutatást fogja elvégezni:

(1) Konstruálja a HPMC/HPS hideg és forró, fordított fázisú gél-összetett rendszert, és használjon egy reométert az összetett oldat reológiai tulajdonságainak, különös tekintettel a koncentráció, az összetett arány és a nyírási sebesség hatására a viszkozitásra és az áramlási indexre. az összetett rendszer.Megvizsgálták a reológiai tulajdonságok, például a tixotropia és a tixotropia befolyását és törvényét, és előzetesen feltárták a hideg és a forró kompozit gél kialakulásának mechanizmusát.

(2) előállítottuk a HPMC/HPS ehető kompozit filmet, és pásztázó elektronmikroszkópot használtunk az egyes komponensek velejáró tulajdonságainak és az összetétel arányának a kompozit film mikroszkopikus morfológiájára gyakorolt ​​hatására;A mechanikus tulajdonságvizsgálatot használtuk az egyes komponensek velejáró tulajdonságainak tanulmányozására, a kompozit film összetételét az arány és a környezeti relatív páratartalom hatása a kompozit film mechanikai tulajdonságaira;Az oxigénátviteli sebesség-teszter és az UV-VIS spektrofotométer használata a kompozit fólia oxigén- és fényátviteli tulajdonságaira gyakorolt ​​vegyület arányának hatásainak tanulmányozására a HPMC/HPS CHid- A forró inverz gél kompozit rendszert pásztázó elektronmikroszkóppal, termogravimetrikus elemzéssel és dinamikus termomechanikai elemzéssel vizsgáltuk.

(3) Megállapítottuk a HPMC/HPS-HP-HOT inverz gél kompozit rendszer mikroszkopikus morfológiájának és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát.Készítettük a HPMC/HPS ehető kompozit fóliáját, és az összetett koncentráció és a vegyület arányának a minta fáziseloszlására és fázisátmenetére gyakorolt ​​hatását optikai mikroszkóppal és jódfestési módszerrel vizsgáltuk;Megállapítottuk a minták mechanikai tulajdonságaira és fényátviteli tulajdonságaira gyakorolt ​​hatást az összetett koncentráció és az összetett arány befolyásolása.Megvizsgáltuk a HPMC/HPS hideg-forró inverz gél kompozit rendszer mikroszerkezetének és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát.

(4) A HPS szubsztitúciós fokának hatása a HPMC/HPS hideg-forró fázisú gél-kompozit rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira.A HPS szubsztitúciós fok, a nyírási sebesség és a hőmérséklet hatását az összetett rendszer viszkozitására és más reológiai tulajdonságaira, valamint a gél átmeneti pontjára, a modulus frekvenciafüggőségére és más gél tulajdonságaira, valamint azok törvényeire egy reométer alkalmazásával vizsgáltuk.A minták hőmérséklettől függő fáziseloszlását és fázisátmenetét jódfestéssel vizsgáltuk, és a HPMC/HPS hideg-meleg fázisú gélkomplex rendszer gélesedési mechanizmusát ismertették.

(5) A HP-k kémiai szerkezetének módosításának hatása a makroszkopikus tulajdonságokra és a HPMC/HPS hideg-forró fázisú gél-kompozit rendszer kompatibilitására.Készítettük a HPMC/HPS ehető kompozit filmjét, és a HPS-hidroxi-propil-helyettesítési fok hatását a kompozit film kristályszerkezetére és mikro-domén szerkezetére a szinkrotron sugárzás kis szögű röntgen-szórási technológiájával vizsgáltuk.A HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának befolyásolási törvényét a kompozit membrán mechanikai tulajdonságaira mechanikus tulajdonságvizsgálóval vizsgáltuk;A HPS szubsztitúciós fokának a kompozit membrán oxigén -permeabilitására gyakorolt ​​hatását az oxigénpermeabilitási teszterrel vizsgálták;A csoportszubsztitúciós fok HPS -hidroxi -propil -hatása a HPMC/HPS kompozit filmek termikus stabilitására.

2. fejezet A HPMC/HPS összetett rendszer reológiai vizsgálata

A természetes polimer alapú ehető filmek viszonylag egyszerű nedves módszerrel készíthetők [321].Először, a polimert feloldják vagy diszpergálják a folyékony fázisban, hogy előállítsák az ehető filmképző folyadék vagy filmképző szuszpenziót, majd az oldószer eltávolításával koncentráljanak.Itt a műveletet általában valamivel magasabb hőmérsékleten történő szárítással hajtják végre.Ezt a folyamatot általában előrecsomagolt ehető filmek előállítására vagy a terméket közvetlenül filmképző oldattal történő bevonására használják merítés, kefe vagy permetezés útján.Az ehető filmfeldolgozás megtervezése megköveteli a filmképző folyadék pontos reológiai adatainak megszerzését, amely nagy jelentőséggel bír az ehető csomagolási filmek és bevonatok termékminőség-ellenőrzésére [322].

A HPMC egy termikus ragasztó, amely magas hőmérsékleten gélt képez, és alacsony hőmérsékleten oldat állapotban van.Ez a termikus gél tulajdonság alacsony hőmérsékleten nagyon alacsony hőmérsékleten teszi viszkozitását, ami nem segíti elő a specifikus termelési folyamatokhoz, mint például a merítés, a kefe és a merítés.Működés, ami alacsony hőmérsékleten rossz feldolgozhatóságot eredményez.Ezzel szemben a HPS hideg gél, viszkózus gélállapot alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten.Alacsony viszkozitási oldat állapot.Ezért a kettő kombinációjával a HPMC reológiai tulajdonságai, például a viszkozitás alacsony hőmérsékleten bizonyos mértékig kiegyensúlyozhatók.

Ez a fejezet az oldatkoncentráció, az összetett arány és a hőmérséklet olyan reológiai tulajdonságokra, mint a nulla nyírási viszkozitásra, az áramlási indexre és a HPMC/HPS hideg-forró inverz gél-összetett rendszerre gyakorolt ​​hatására összpontosít.Az összeadási szabályt az összetett rendszer kompatibilitásának előzetes megvitatására használják.

2.2 Kísérleti módszer

2.2.1 HPMC/HPS összetett oldat előkészítése

Először mérje meg a HPMC és a HPS száraz porot, és keverje össze a 15% (tömeg/tömeg) koncentráció és a különböző 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10 arány alapján;Ezután adjunk hozzá 70 ° C -ot a C vízbe, gyorsan keverjük össze 30 percig 120 fordulat/perc/perc sebességgel, hogy teljesen diszpergáljuk a HPMC -t;Ezután melegítse az oldatot 95 ° C felett, gyorsan keverje meg 1 órán át ugyanolyan sebességgel, hogy teljesen zselatinizálja a HPS -t;A zselatinizáció ezt követően befejeződik, az oldat hőmérsékletét gyorsan 70 ° C -ra csökkentették, és a HPMC -t teljesen feloldottuk, lassú, 80 fordulat/perc/perc sebességgel keveréssel 40 percig.(Ebben a cikkben minden W/W a következők: Száraz alap tömege/teljes oldat tömeg).

2.2.2 A HPMC/HPS összetett rendszer reológiai tulajdonságai

2.2.2.1 A reológiai elemzés alapelve

A forgási reométer felfelé és lefelé párhuzamos bilincsekkel van felszerelve, és az egyszerű nyíróáramlás a bilincsek közötti relatív mozgás révén valósítható meg.A reométer lépésben, áramlási módban és oszcillációs módban tesztelhető: Lépés módban a reométer átmeneti feszültséget alkalmazhat a mintára, amelyet elsősorban a minta átmeneti jellegzetes válaszának és egyensúlyi állapotának tesztelésére használnak.Értékelés és viszkoelasztikus válasz, például stressz -relaxáció, kúszás és gyógyulás;Áramlási módban a reométer lineáris feszültséget alkalmazhat a mintára, amelyet elsősorban a minta viszkozitásának a nyírási sebességtől való függőségének, valamint a viszkozitás hőmérséklettől és tixotropiától való függésének tesztelésére használják;Oszkillációs módban a reométer szinuszos váltakozó oszcilláló stresszt generálhat, amelyet elsősorban a lineáris viszkoelasztikus régió, a hőstabilitás értékelése és a minta gélesedési hőmérsékletének meghatározására használnak.

2.2.2.2 Áramlási mód teszt módszer

A 40 mm átmérőjű párhuzamos lemez szerelvényt használtuk, és a lemez távolságot 0,5 mm -re állítottuk.

1. A viszkozitás idővel megváltozik.A teszt hőmérséklete 25 ° C volt, a nyírási sebesség 800 S-1, a tesztidő 2500 másodpercig.

2. A viszkozitás a nyírási sebességtől függ.Teszt hőmérséklete 25 ° C, nyírási sebesség 800 S-1, nyírási előtti idő 1000 s;nyírási sebesség 10²-10³s.

A nyírófeszültség (τ) és a nyírási sebesség (γ) követi az Ostwald-de Waele hatalmi törvényt:

̇Τ = K.γ n (2-1)

ahol τ a nyírófeszültség, PA;

γ a nyírási sebesség, S-1;

n a likviditási index;

K a viszkozitási együttható, pa · sn.

A viszkozitás közötti kapcsolat (ŋ) A polimer oldat és a nyírási sebesség (γ) a Carren modulussal felszerelhető:

Közöttük,ŋ0nyíró viszkozitás, pa s;

ŋ∞a végtelen nyíró viszkozitás, pa s;

λis a relaxációs idő, s;

n a nyírási vékonysági index ；

3. Háromlépéses tixotropia teszt módszer.A teszt hőmérséklete 25 ° C, a.Az állófokozat, a nyírási sebesség 1 s-1, a vizsgálati idő 50 s;b.A nyírási fokozat, a nyírási sebesség 1000 s-1, a vizsgálati idő 20 s;c.A szerkezet helyreállítási folyamata, a nyírási sebesség 1 s-1, a tesztidő pedig 250 s.

A szerkezet visszanyerésének folyamatában a szerkezet visszanyerési fokát a különböző helyreállítási idő után a viszkozitás visszanyerési sebessége fejezi ki:

Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%

Közöttük,ŋT a viszkozitás a szerkezeti helyreállítási időnél, TS, Pa S;

hŋa viszkozitás az első szakasz végén, pa s.

2.3 Eredmények és megbeszélések

2.3.1 A nyírási idő hatása az összetett rendszer reológiai tulajdonságaira

Állandó nyírási sebességnél a látszólagos viszkozitás eltérő tendenciákat mutathat a növekvő nyírási idő mellett.A 2-1. ábra a viszkozitás idő függvényében jellemző görbéjét mutatja HPMC/HPS vegyületrendszerben.Az ábrán látható, hogy a nyírási idő meghosszabbodásával a látszólagos viszkozitás folyamatosan csökken.Amikor a nyírási idő eléri a kb. 500 s-ot, a viszkozitás stabil állapotot ér el, ami azt jelzi, hogy az összetett rendszer viszkozitása nagysebességű nyírással rendelkezik bizonyos értékkel.A tixotrópia időfüggése egy bizonyos időtartományon belül mutatkozik meg.

Ezért, amikor az összetett rendszer viszkozitásának variációs törvényét a nyírási sebességgel, a valós egyensúlyi nyírási teszt előtt megvizsgáljuk, a tixotropia hatása az összetett rendszerre gyakorolt ​​hatással egy bizonyos nagysebességű előzetes nyírási időszakra van szükség. .Így a viszkozitás -variáció törvényét, a nyírási sebességgel egyetlen tényezőt kapjuk.Ebben a kísérletben az összes minta viszkozitása egyensúlyi állapotot ért el 1000 másodpercig, magas nyírási sebességgel, 800 1/s -os idővel, amelyet itt nem ábrázolunk.Ezért a jövőbeni kísérleti tervezésben 1000 másodpercig előzetes nyírást vettünk elő, magas nyírási sebességgel, 800 1/s-nál, hogy kiküszöböljék az összes minta tixotropia hatását.

2.3.2 A koncentráció hatása az összetett rendszer reológiai tulajdonságaira

Általában a polimer oldatok viszkozitása az oldatkoncentráció növekedésével nő.A 2-2. ábra a koncentráció hatását mutatja a HPMC/HPS készítmények viszkozitásának nyírósebesség-függésére.Az ábra alapján láthatjuk, hogy ugyanazon nyírási sebességnél az összetett rendszer viszkozitása fokozatosan növekszik az oldatkoncentráció növekedésével.A HPMC/HPS összetett oldatok eltérő koncentrációval rendelkező oldatok viszkozitása fokozatosan csökkent a nyírási sebesség növekedésével, ami nyilvánvaló nyírási vékonysági jelenséget mutatott, ami azt mutatta, hogy a különböző koncentrációjú vegyület oldatok az ál -pooplasztikus folyadékokhoz tartoznak.A viszkozitás nyírási sebességfüggése azonban az oldatkoncentráció változásával eltérő tendenciát mutatott.Ha az oldat koncentrációja alacsony, a kompozit oldat nyírási elvékonyodása kicsi;az oldatkoncentráció növekedésével szembetűnőbb a kompozit oldat nyírási elvékonyodása.

2.3.2.1 A koncentráció hatása a vegyületrendszer nulla nyírási viszkozitására

Az összetett rendszer különböző koncentrációban lévő viszkozitási nyírási sebességgörbékét a Carren modell illesztette, és a vegyület oldat nulla nyírási viszkozitását extrapoláltuk (0,9960

ahol K és M állandó.

A kettős logaritmikus koordinátában, az M lejtő nagyságától függően, látható, hogy a koncentrációtól való függőség két különböző tendenciát mutat.A Dio-Edwards elmélet szerint alacsony koncentrációnál nagyobb a meredekség (m = 11,9, R2 = 0,9942), ami a híg oldathoz tartozik;míg magas koncentrációnál a meredekség viszonylag kicsi (m = 2,8, R2 = 0,9822), ami a szubkoncentrált oldathoz tartozik.Ezért a vegyületrendszer C* kritikus koncentrációja e két régió találkozásánál 8%-ban határozható meg.A különféle állapotok és az oldatban lévő polimerek koncentrációja közötti általános kapcsolat szerint a HPMC/HPS vegyület rendszer molekuláris állapotmodelljét alacsony hőmérsékletű oldatban javasoljuk, amint azt a 2-3. Ábra mutatja.

A HPS egy hideg gél, alacsony hőmérsékleten gélállapot, és magas hőmérsékleten oldat állapot.A teszthőmérsékleten (25 ° C) a HPS egy gélállapot, amint azt az ábra kék hálózati területén látható;Éppen ellenkezőleg, a HPMC forró gél, a teszt hőmérsékletén oldat állapotban van, amint azt a piros vonal molekulája mutatja.

A C

A C* kritikus koncentráció elérésekor a HPMC gélfázisával kölcsönhatásba lépő HPMC molekulák fokozatosan megnövekednek, és a független HPMC molekulaláncok elkezdenek kapcsolódni egymással, így gélközpontként a HPS fázist alkotják, és a HPMC molekulaláncok összefonódnak. és kapcsolódnak egymáshoz.A mikrogél állapotát a 2-2b. Ábra mutatja.

A koncentráció további növelésével, C > C*, a HPS gélfázisok közötti távolság tovább csökken, az összegabalyodott HPMC polimer láncok és a HPS fázisrégió bonyolultabbá és intenzívebbé válik, így az oldat viselkedést mutat. similar to that of polymer melts, as shown in Fig. 2-2c.

2.3.2.2 A koncentráció hatása a vegyületrendszer folyadék viselkedésére

Az Ostwald-de Waele Power törvényt (lásd a képletet (2-1)) a nyírófeszültség és a nyírási sebességgörbék illesztésére (a szövegben nem látható), a különböző koncentrációval rendelkező összetett rendszer, valamint az N áramlási index és a viszkozitás együtthatója. K beszerezhető., a szerelvény eredménye a 2-1. Táblázat mutatja.

2-1. táblázat Különféle koncentrációjú HPS/HPMC oldat áramlási viselkedési indexe (n) és folyadékkonzisztencia indexe (K) 25 °C-on

A newtoni folyadék áramlási kitevője n = 1, a pszeudoplasztikus folyadék áramlási kitevője n < 1, és minél távolabb tér el n 1-től, annál erősebb a folyadék pszeudoplaszticitása, a dilatáns folyadék áramlási kitevője pedig n > 1. A 2-1. táblázatból látható, hogy a különböző koncentrációjú vegyületoldatok n értékei mind kisebbek, mint 1, ami azt jelzi, hogy az összetett oldatok mindegyike pszeudoplasztikus folyadék.Alacsony koncentrációknál az elkészített oldat n értéke közel 0, ami azt jelzi, hogy az alacsony koncentrációjú vegyület oldata közel van a newtoni folyadékhoz, mert az alacsony koncentrációjú vegyület oldatban a polimer láncok egymástól függetlenül léteznek.Az oldatkoncentráció növekedésével a vegyületrendszer n értéke fokozatosan csökkent, ami arra utalt, hogy a koncentráció növekedése fokozta a vegyületoldat pszeudoplasztikus viselkedését.

Alacsony koncentrációnál a vegyületrendszer K viszkozitási együtthatója kicsi (C < 8%, K < 1 Pa·sn), és a koncentráció növekedésével a vegyületrendszer K értéke fokozatosan növekszik, jelezve, hogy a vegyületrendszer viszkozitása the compound system decreased, which is consistent with the concentration dependence of zero shear viscosity.

2.3.3 A kompaundálási arány hatása a keverési rendszer reológiai tulajdonságaira

2-2.

Az ábráról látható, hogy az alacsony HPS tartalmú (HPS < 20%) vegyületrendszer viszkozitása nem változik érdemben a nyírási sebesség növekedésével, főként azért, mert az alacsony HPS tartalmú összetett rendszerben a HPMC oldatos állapotban. Alacsony hőmérsékleten a folyamatos fázis;a magas HPS tartalmú vegyületrendszer viszkozitása a nyírási sebesség növekedésével fokozatosan csökken, nyilvánvaló nyírási elvékonyodást mutatva, ami arra utal, hogy a vegyület oldata pszeudoplasztikus folyadék.Ugyanezen nyírási sebesség mellett a vegyületoldat viszkozitása a HPS-tartalom növekedésével növekszik, ami főként abból adódik, hogy a HPS alacsony hőmérsékleten viszkózusabb gél állapotú.

Az Ostwald-de Waele teljesítménytörvény (lásd a (2-1) képletet) felhasználásával a különböző vegyületarányú vegyületrendszerek nyírófeszültség-nyírási sebesség görbéit (a szövegben nem tüntettük fel), az n áramlási kitevőt és a viszkozitási együtthatót alkalmazzuk. K, Az illesztési eredményeket a 2-2. Táblázat mutatja.A vegyületrendszer n folyási indexe a HPS tartalom növekedésével fokozatosan csökken, míg a K viszkozitási együttható fokozatosan növekvő tendenciát mutat a HPS tartalom növekedésével, ami azt jelzi, hogy a HPS hozzáadása viszkózusabbá és nehezen folyósabbá teszi a vegyület oldatát. .Ez a tendencia összhangban áll Zhang kutatási eredményeivel, de ugyanazon összetett arány esetén az összetett oldat N értéke magasabb, mint Zhang eredménye [305], ami elsősorban azért van, mert ebben a kísérletben előzetes nyírást végeztünk a tixotropia hatásának kiküszöbölésére, hogy kiküszöböljék a thixotropy hatását. kiküszöbölik;a Zhang eredmény a tixotrópia és a nyírási sebesség együttes hatásának eredménye;

A homogén polimer vegyületrendszer reológiai tulajdonságai és a rendszerben lévő komponensek reológiai tulajdonságai közötti kapcsolat megfelel a logaritmikus összegzési szabálynak.

Ezért a vegyületrendszer zéró nyírási viszkozitása különböző keverési arányokkal történő kompaundálás után a logaritmikus összegzési elv szerint kiszámítható a megfelelő becsült érték kiszámításához.A különböző vegyületarányú vegyületoldatok kísérleti értékeit továbbra is a viszkozitás-nyírási sebesség görbe carren illesztésével extrapoláltam.A HPMC/HPS vegyületrendszer zéró nyírási viszkozitásának előrejelzett értékét különböző vegyületarányokkal összehasonlítjuk a kísérleti értékkel, amint az a 2-5. ábrán látható.

Az ábrán a szaggatott vonalrész az összetett oldat nulla nyíró -viszkozitásának előrejelzett értéke, amelyet a logaritmikus összegszabály kapott, és a szaggatott vonal gráfja az összetett rendszer kísérleti értéke, különböző összetett arányokkal.Az ábrából látható, hogy az összetett oldat kísérleti értéke bizonyos pozitív-negatív-eltérést mutat az összetett szabályhoz képest, jelezve, hogy a vegyületrendszer nem tudja elérni a termodinamikai kompatibilitást, és az összetett rendszer folyamatos fázis-diszpergálódás. alacsony hőmérséklet A kétfázisú rendszer „tenger-sziget” szerkezete;és a HPMC/HPS összetett arány folyamatos csökkentésével az összetett rendszer folyamatos fázisa az összetett arány után 4: 6 volt.A fejezet részletesen tárgyalja a kutatást.

Az ábrán egyértelműen látható, hogy ha a HPMC/HPS vegyület aránya nagy, akkor az összetett rendszer negatív eltéréssel rendelkezik, ami azért lehet, mert a magas viszkozitású HPS eloszlik a diszpergált fázisállapotban az alacsonyabb viszkozitású HPMC folyamatos fázis középső középső részén. .A HPS -tartalom növekedésével pozitív eltérés van az összetett rendszerben, jelezve, hogy a folyamatos fázisátmenet az összetett rendszerben ebben az időben történik.A magas viszkozitású HPS az összetett rendszer folyamatos fázisává válik, míg a HPMC a HPS folyamatos fázisában egységesebb állapotban van.

Az ábrából látható, hogy a HPS -tartalom növekedésével az összetett rendszer N áramlási indexe fokozatosan csökken, jelezve, hogy a HPS csökkenti az összetett oldat newtoni folyadék tulajdonságait és javítja pszeudoplasztikus folyadék viselkedését.Az alsó rész nagyobb viszkozitású gél állapotú.Az ábrából azt is látható, hogy az összetett rendszer áramlási indexe és a HPS tartalma közötti kapcsolat egy lineáris kapcsolatnak felel meg (R2 0,98062), ez azt mutatja, hogy az összetett rendszernek jó kompatibilitása van.

2.3.3.3 Az összekeverési arány hatása a keverési rendszer viszkozitási együtthatójára

A 2-7. ábra az elegyített oldat K viszkozitási együtthatóját mutatja a HPS-tartalom függvényében.Az ábrából látható, hogy a tiszta HPMC K értéke nagyon kicsi, míg a tiszta HP -k K értéke a legnagyobb, amely a HPMC és a HPS gél tulajdonságaihoz kapcsolódik, amelyek oldatban vannak, és a gélállapotban vannak alacsony hőmérséklet.Ha az alacsony viszkozitású komponens tartalma magas, azaz ha alacsony a HPS tartalma, akkor az összetett oldat viszkozitási együtthatója közel áll az alacsony viszkózis komponens HPMC-jéhez;Miközben a nagy viszkotikai komponens tartalma magas, a vegyület oldat K értéke növekszik a HPS-tartalom növekedésével, ami szignifikánsan növekedett, ami azt jelzi, hogy a HPS alacsony hőmérsékleten növeli a HPMC viszkozitását.Ez elsősorban a folyamatos fázis viszkozitásának hozzájárulását tükrözi az összetett rendszer viszkozitásához.Különböző olyan esetekben, amikor az alacsony viszkotikai komponens a folyamatos fázis, és a nagy viszkonzitási komponens a folyamatos fázis, a folyamatos fázis-viszkozitás hozzájárulása az összetett rendszer viszkozitásához nyilvánvalóan eltérő.Ha az alacsony viszkozitású HPMC a folyamatos fázis, akkor az összetett rendszer viszkozitása elsősorban a folyamatos fázis viszkozitásának hozzájárulását tükrözi;És ha a nagy viszkózis HPS a folyamatos fázis, akkor a HPMC, mint a diszpergált fázis, csökkenti a nagy viszkozitású HPS viszkozitását.hatás.

2.3.4 tixotropia

A tixotropia felhasználható az anyagok vagy több rendszer stabilitásának értékelésére, mivel a tixotropia információkat szerezhet a belső szerkezetről és a károsodás mértékéről nyírási erő alatt [323-325].A tixotrópia korrelálható az időbeli hatásokkal és a nyírási előzményekkel, amelyek mikroszerkezeti változásokhoz vezetnek [324, 326].A háromlépcsős tixotropikus módszert alkalmaztuk a különböző összetett arányok hatását az összetett rendszer tixotropikus tulajdonságaira.Amint az a 2-5. ábrákon látható, minden minta különböző fokú tixotrópiát mutatott.Alacsony nyírási sebességnél az összetett megoldás viszkozitása jelentősen megnőtt a HPS-tartalom növekedésével, ami összhangban volt a nulla nyírási viszkozitás megváltoztatásával a HPS-tartalommal.

Az összetett minták szerkezeti helyreállítási fokát DSR különböző helyreállási időkben a (2-3) képlettel számítjuk ki, amint az a 2-1. táblázatban látható.Ha a DSR < 1, a minta csekély nyírási ellenállással rendelkezik, és a minta tixotróp;fordítva, ha a DSR > 1, a minta antitixotrópiával rendelkezik.A táblázatból láthatjuk, hogy a tiszta HPMC DSR -értéke nagyon magas, majdnem 1, ez azért van, mert a HPMC molekula merev lánc, és a relaxációs idő rövid, és a szerkezet gyorsan helyreáll, magas nyírási erő alatt.A HPS DSR -értéke viszonylag alacsony, ami megerősíti erős tixotropikus tulajdonságait, főleg azért, mert a HPS rugalmas lánc, és relaxációs ideje hosszú.A szerkezet nem állt teljesen helyre a tesztelési időn belül.

Az összetett megoldás esetében ugyanabban a gyógyulási időben, amikor a HPMC tartalma meghaladja a 70%-ot, a DSR gyorsan csökken a HPS -tartalom növekedésével, mivel a HPS molekuláris lánc rugalmas lánc, és a merev molekuláris láncok száma száma Az összetett rendszerben a HPS hozzáadásával növekszik.Ha csökken, akkor az összetett rendszer teljes molekuláris szegmensének relaxációs ideje meghosszabbodik, és az összetett rendszer tixotropia nem lehet gyorsan visszanyerni a nagy nyírási hatással.Ha a HPMC tartalma kevesebb, mint 70%, akkor a DSR növekszik a HPS tartalmának növekedésével, ami azt jelzi, hogy kölcsönhatás van a HPS molekuláris láncai és a HPMC között az összetett rendszerben, ami javítja a molekuláris molekuláris általános merevségét. Az összetett rendszer szegmensei és lerövidítik az összetett rendszer relaxációs idejét, és a tixotropia csökken.

Ezenkívül az összetett rendszer DSR -értéke szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a tiszta HPMCé, ami azt jelezte, hogy a HPMC tixotropia szignifikánsan javult az összetettséggel.A minták többségének DSR -értékei az összetett rendszerben nagyobbak voltak, mint a tiszta HP -k, jelezve, hogy a HPS stabilitása bizonyos mértékben javult.

A táblázatból azt is látható, hogy a különböző helyreállítási időkben a DSR -értékek mind a legalacsonyabb pontot mutatják, amikor a HPMC tartalom 70%, és amikor a keményítőtartalom meghaladja a 60%-ot, a komplex DSR -értéke magasabb, mint A tiszta HP -ké.Az összes minta 10 másodperces DSR -értékei nagyon közel állnak a végső DSR -értékekhez, ami azt jelzi, hogy a kompozit rendszer szerkezete alapvetően 10 másodpercen belül befejezte a szerkezeti helyreállítási feladatokat.Érdemes megjegyezni, hogy a magas HPS -tartalommal rendelkező kompozit minták eleinte növekedtek, majd csökkennek a helyreállítási idő meghosszabbításával, ami azt mutatta, hogy a kompozit minták bizonyos fokú tixotropiát mutatnak az alacsony nyírások hatására és szerkezetük instabilabb.

A háromlépcsős tixotropia kvalitatív elemzése összhangban áll a bejelentett tixotropikus gyűrűs teszt eredményekkel, ám a kvantitatív elemzési eredmények nem állnak össze a tixotropikus gyűrűs teszt eredményeivel.A HPMC/HPS összetett rendszer tixotropiáját tixotropikus gyűrűs módszerrel mértük, a HPS -tartalom növekedésével [305].A degeneráció először csökkent, majd növekedett.A tixotropikus gyűrűs teszt csak a tixotróp jelenség létezését tudhatja meg, de nem tudja megerősíteni, mivel a tixotropikus gyűrű a nyírási idő és a nyírási sebesség egyidejű hatása [325-327].

2.4 E fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben a HPMC termikus gél és a hideg gél HPS-t használtuk a fő nyersanyagként a hideg és forró gél kétfázisú kompozit rendszerének felépítéséhez.A reológiai tulajdonságok, például a viszkozitás, az áramlási minta és a tixotrópia hatása.A különféle állapotok és az oldatban lévő polimerek koncentrációja közötti közös kapcsolat szerint a HPMC/HPS összetett rendszer molekuláris állapotmodelljét alacsony hőmérsékletű oldatban javasoljuk.A vegyület rendszerben a különböző komponensek tulajdonságainak logaritmikus összegzési alapelve szerint az összetett rendszer kompatibilitását vizsgálták.A fő megállapítások a következők:

1. A különböző koncentrációjú összetett minták mindegyike bizonyos fokú nyírási vékonyodást mutattak, és a nyírási vékonyodás mértéke növekedett a koncentráció növekedésével.
2. A koncentráció növekedésével az összetett rendszer áramlási indexe csökkent, és a nulla nyírási viszkozitás és a viszkozitás együtthatója növekedett, jelezve, hogy a vegyület rendszer szilárdszerű viselkedése fokozódott.
3. A HPMC/HPS összetett rendszerben kritikus koncentráció (8%) van, a kritikus koncentráció alatt, a HPMC molekuláris láncok és a HPS gélfázisú régió az összetett oldatban elkülönülnek és egymástól függetlenül léteznek;A kritikus koncentráció elérésekor az összetett oldatban mikrogél állapot képződik a HPS fázissal, mint gélközpont, és a HPMC molekuláris láncok összefonódnak és egymáshoz kapcsolódnak;A kritikus koncentráció felett a zsúfolt HPMC makromolekuláris láncok és a HPS fázisrégióval való összefonódásuk összetettebbek, és az interakció összetettebb.intenzívebb, tehát a megoldás úgy viselkedik, mint egy polimer olvadás.
4. Az összekeverési arány jelentős hatással van a HPMC/HPS vegyület oldat reológiai tulajdonságaira.A HPS-tartalom növekedésével az összetett rendszer nyíróvékonysági jelensége nyilvánvalóbb, az áramlási index fokozatosan csökken, és a nulla nyírási viszkozitás és a viszkozitási együttható fokozatosan növekszik.növekszik, ami azt jelzi, hogy a komplex szilárd viselkedése jelentősen javult.
5. Az összetett rendszer nulla nyírási viszkozitása bizonyos pozitív-negatív-eltérést mutat a logaritmikus összegzési szabályhoz képest.Az összetett rendszer egy kétfázisú rendszer, amelynek folyamatos fázisú diszpergált fázisú „tengeri sziget” szerkezete alacsony hőmérsékleten, és mivel a HPMC/HPS összetett arány 4: 6 után csökkent, az összetett rendszer folyamatos fázisa megváltozott.
6. Lineáris kapcsolat van az áramlási index és a különböző összetett arányokkal rendelkező összetett oldatok összetett aránya között, ami azt jelzi, hogy az összetett rendszernek jó kompatibilitása van.
7. A HPMC/HPS összetett rendszer esetében, amikor az alacsony viszkózis komponens a folyamatos fázis, a nagy viszkotikai komponens a folyamatos fázis, a folyamatos fázis viszkozitás hozzájárulása az összetett rendszer viszkozitásához jelentősen eltér.Ha az alacsony viszkozitású HPMC a folyamatos fázis, akkor az összetett rendszer viszkozitása elsősorban a folyamatos fázisú viszkozitás hozzájárulását tükrözi;Míg amikor a nagy viszkózis HPS a folyamatos fázis, akkor a HPMC, mint a diszpergáló fázis, csökkenti a nagy kockázatú HPS viszkozitását.hatás.
8. Háromlépéses tixotropiát használtunk az összetett aránynak az összetett rendszer tixotropiájára gyakorolt ​​hatására.Az összetett rendszer tixotropia azt mutatta, hogy az első csökkenés, majd a HPMC/HPS összetett arány csökkenésével növekedett.
9. A fenti kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a HPMC és a HPS összetétele révén a két komponens reológiai tulajdonságai, például a viszkozitás, a nyírási jelenség és a tixotropia bizonyos mértékben kiegyensúlyoztak.

3. fejezet A HPMC/HPS ehető kompozit filmek előkészítése és tulajdonságai

A polimer összetétel a leghatékonyabb módja a többkomponensű teljesítmény komplementaritásának eléréséhez, új anyagok kiváló teljesítményével, a termékárak csökkentésének és az anyagok alkalmazási körének kibővítésének [240-242, 328].Ezután bizonyos molekuláris szerkezeti különbségek és a különféle polimerek közötti konformációs entrópia miatt a legtöbb polimer összetett rendszer nem kompatibilis vagy részben kompatibilis [11, 12].A polimer vegyületrendszer mechanikai tulajdonságai és más makroszkopikus tulajdonságai szorosan kapcsolódnak az egyes komponensek fizikai -kémiai tulajdonságaihoz, az egyes komponensek összetételi arányához, a komponensek közötti kompatibilitáshoz, valamint a belső mikroszkópos szerkezethez és más tényezőkhöz [240, 329].

A kémiai szerkezet szempontjából mind a HPMC, mind a HP -k hidrofil gördülkék, ugyanazzal a szerkezeti egységgel rendelkeznek - a glükóz, és ugyanazon funkcionális csoport - hidroxi -propilcsoport - módosítja, tehát a HPMC -nek és a HP -knek jó fázisúnak kell lennie.Kapacitancia.A HPMC azonban egy termikusan indukált gél, amely oldat állapotában van, nagyon alacsony viszkozitású, alacsony hőmérsékleten, és magas hőmérsékleten kolloidot képez;A HPS egy hideg által indukált gél, amely alacsony hőmérsékletű gél, és magas hőmérsékleten oldat állapotban van;A gél körülményei és viselkedése teljesen ellentétes.A HPMC és a HPS összetétele nem segíti elő a jó kompatibilitású homogén rendszer kialakulását.Figyelembe véve mind a kémiai szerkezetet, mind a termodinamikát, nagy elméleti jelentőséggel bír és gyakorlati értéke a HPC-vel a HPS-rel történő összetetthez, hogy létrehozzák a hideg-forró gél-összetett rendszert.

Ez a fejezet a HPMC/HPS hideg- és forró gél -összetett rendszerben szereplő komponensek velejáró tulajdonságainak tanulmányozására, az összetett arányra és a környezet relatív páratartalmára a mikroszkopikus morfológián, a kompatibilitáshoz és a fázis elválasztásánál, a mechanikai tulajdonságok, az optikai tulajdonságok relatív páratartalmán. , és az összetett rendszer termikus csepp tulajdonságai.És a makroszkopikus tulajdonságok, például az oxigéngáttulajdonságok hatása.

3.1 Anyagok és felszerelések

3.1.1 Fő kísérleti anyagok

3.1.2 Fő műszerek és berendezések

3.2 Kísérleti módszer

3.2.1 HPMC/HPS ehető kompozit film előkészítése

A HPMC és a HPS 15% -os (tömeg/tömeg) száraz porát 3% -kal (tömeg/tömeg) keverjük össze a polietilén-glikol lágyítóval, ionmentesített vízben összekeverjük, hogy az összetett fóliaképző folyadékot kapjuk, és a HPMC/ehető kompozit filmje. A HPS -t casting módszerrel állítottuk elő.

A zselatinizáció befejezése után az oldat hőmérséklete gyorsan 70 ° C -ra csökken, és az oldatot lassú, 80 fordulat/perc/perc sebességgel keverjük 40 percig.Teljesen oldja fel a HPMC -t.

Az ehető filmeket mind a tesztelés előtt több mint 3 napig 57% -os páratartalom mellett egyensúlyba hozták, és a mechanikus tulajdonságok vizsgálatához használt ehető filmrészt 75% -os páratartalom mellett 3 napig egyensúlyba kerültek.

3.2.2 A HPMC/HPS ehető kompozit film mikromorfológiája

3.2.2.1 A pásztázó elektronmikroszkóp elemzési elve

A felszíni mikroterület jellemzőinek különbsége miatt a minta és az elektronnyaláb közötti kölcsönhatás különböző intenzitású szekunder elektronjeleket generál, amelyeket az érzékelő összegyűjtött és elektromos jelekké alakít, amelyeket a videóval erősít és bemenet a képcső rácsához, a képcső fényerejének beállítása után egy másodlagos elektronképet lehet beszerezni, amely tükrözi a mikro-régió morfológiáját és jellemzőit a minta felületén.A hagyományos optikai mikroszkópokkal összehasonlítva a SEM feloldása viszonylag magas, a minta felületi rétegének körülbelül 3NM-6 NM-je, ami jobban alkalmas a mikroterjedelem jellemzőinek megfigyelésére az anyagok felületén.

3.2.2.2 Tesztelési módszer

Az ehető filmet szárításhoz egy szárítóba helyezték, és megfelelő méretű ehető filmet választottunk, beillesztettük a SEM speciális mintájára vezetőképes ragasztóval, majd egy vákuumgyűjtővel aranyozott.A teszt során a mintát a SEM -be helyeztük, és megfigyeltük a minta mikroszkópos morfológiáját, és 300 -szor és 1000 -szeres nagyítással fényképeztük az elektronnyaláb -gyorsulási feszültség alatt 5 kV.

3.2.3 A HPMC/HPS ehető kompozit film fényáteresztőképessége

3.2.3.1 Az UV-VIS spektrofotometria elemzési elve

A beeső fényben lévő fényhullámhosszokat az anyag abszorbeálja, és a molekuláris vibrációs energiaszint átmenete és az elektronikus energiaszint átmenete történik.Mivel mindegyik anyag eltérő molekuláris, atom- és molekuláris térbeli struktúrákkal rendelkezik, az egyes anyagok specifikus abszorpciós spektrumával rendelkeznek, és az anyag tartalma meghatározható vagy meghatározható az abszorbancia szintjének megfelelően, az abszorpciós spektrum egyes fajlagos hullámhosszainál.

Amikor egy fénysugár eltalál egy tárgyat, a beeső fény egy részét az objektum felszívja, és a beeső fény másik részét az objektumon keresztül továbbítják;

Az abszorbancia és az transzmittancia kapcsolatának képlete:

Közülük a A abszorbancia;

T az átrátvitel, %.

3.2.3.2 Tesztelési módszer

Készítsen el 5% HPMC és HPS-oldatokat, keverje össze különböző arányok szerint, öntsön 10 g filmképző oldatot egy 15 cm átmérőjű polisztirol Petri-csészébe, és szárítsa meg 37 ° C-on, hogy filmet képezzen.WFZ UV-3802 UV-VIS spektrofotométert használtunk a minták szkennelésére 200-800 nm teljes hullámhosszon, és mindegyik mintát ötször teszteltük.

A dinamikus termomechanikai elemzés (DMA) egy olyan eszköz, amely meg tudja mérni a minta tömege és hőmérséklete közötti összefüggést egy bizonyos sokkterhelés és a programozott hőmérsékleten, és tesztelheti a minta mechanikai tulajdonságait az időszakos váltakozó stressz és az idő hatására, hőmérséklet és hőmérséklet.gyakorisági kapcsolat.

A nagy molekuláris polimerek viszkoelasztikus tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek egyrészt olyan mechanikai energiát tárolhatnak, mint egy elasztomer, másrészt az energiát, mint a nyálkahártyát.Míg a viszkózus rész az energiát hőenergiává alakítja és elveszíti.A polimer anyagok általában két állapotú üvegállapotú és magas hőmérsékletű gumi állapotot mutatnak, és a két állapot közötti átmeneti hőmérséklet az üveg átmeneti hőmérséklete.Az üvegátmeneti hőmérséklet közvetlenül befolyásolja az anyagok szerkezetét és tulajdonságait, és a polimerek egyik legfontosabb jellegzetes hőmérséklete.

A polimerek dinamikus termomechanikai tulajdonságainak elemzésével megfigyelhető a polimerek viszkoelaszticitása, és fontos paraméterek, amelyek meghatározzák a polimerek teljesítményét, hogy jobban alkalmazhassák azokat a tényleges felhasználási környezetre.Ezenkívül a dinamikus termomechanikai elemzés nagyon érzékeny az üveg átmenetére, a fázis elválasztására, a keresztkötéssel, a kristályosodásra és a molekuláris mozgásra a molekuláris szegmensek minden szintjén, és sok információt szerezhet a polimerek szerkezetéről és tulajdonságairól.Gyakran használják a polimerek molekuláinak tanulmányozására.mozgási viselkedés.A DMA hőmérsékleti seprő módjának felhasználásával meg lehet vizsgálni a fázisátmenetek, például az üvegátmenetek előfordulását.A DSC -hez képest a DMA nagyobb érzékenységgel rendelkezik, és jobban alkalmas a tényleges felhasználást szimuláló anyagok elemzésére.

3.2.4.2 Tesztelési módszer

Válassza ki a tiszta, egyenletes, lapos és sértetlen mintákat, és vágja be őket 10 mm × 20 mm -es téglalap alakú csíkokra.A mintákat szakító üzemmódban teszteltük Pydris Diamond Dynamic Thermomechanical Analyzer alkalmazásával, a PerkinElmer, az USA -ból.A teszt hőmérsékleti tartománya 25 ~ 150 ° C volt, a fűtési sebesség 2 ° C/perc volt, a frekvencia 1 Hz volt, és a tesztet kétszer megismételtük minden mintánál.A kísérlet során feljegyeztük a minta tárolási modulusát (E ') és veszteségmodulust (E ”), és kiszámítható a veszteségmodul és a tárolási modulus, azaz az érintő szög Tan δ aránya is.

3.2.5 A HPMC/HPS ehető kompozit filmek termikus stabilitása

3.2.5.1 A termogravimetrikus elemzés alapelve

A termikus gravimetrikus analizátor (TGA) megmérheti a minta tömegének változását hőmérsékleten vagy időn belül, és felhasználható a lehetséges párolgás, olvadás, szublimáció, kiszáradás, bomlás és oxidáció tanulmányozására a melegítési folyamat során .és egyéb fizikai és kémiai jelenségek.Az anyag tömege és a hőmérséklet (vagy idő) közötti kapcsolatgörbét közvetlenül a minta tesztelése után nyerték termogravimetrikusnak (TGA görbe).fogyás és egyéb információk.Származtatott termogravimetrikus görbe (DTG-görbe) a TGA-görbe elsőrendű származtatása után nyerhető, amely tükrözi a vizsgált minta súlycsökkentési sebességének megváltozását hőmérsékleten vagy idővel, és a csúcspont az állandó maximális pontja az állandó maximális pontja. mérték.

3.2.5.2 Tesztelési módszer

Válassza ki az ehető fóliát egyenletes vastagságú, vágja le egy olyan átmérőjű körbe, mint a termogravimetrikus elemző tesztlemez, majd fektesse le a tesztlemezre, és tesztelje azt egy nitrogén atmoszférában, 20 ml/perc áramlási sebességgel, 20 ml/perc áramlási sebességgel .A hőmérsékleti tartomány 30–700 ° C volt, a fűtési sebesség 10 ° C/perc volt, és mindegyik mintát kétszer teszteltük.

3.2.6.1 A szakító tulajdonság elemzésének alapelve

3.2.6 A HPMC/HPS ehető kompozit filmek szakító tulajdonságai

A mechanikus tulajdonság tesztelő statikus szakítószilárdságot alkalmazhat a spline -re a hosszanti tengely mentén specifikus hőmérsékleten, páratartalom és sebesség körülmények között, amíg a spline meg nem tört.A teszt során a spline-re és annak deformációs mennyiségére alkalmazott terhelést a mechanikus tulajdonság tesztelője rögzítette, és a feszültség-feszültséggörbét a spline húzó deformációja során húzták.A feszültség-feszültség görbéből a szakítószilárdság (ζT), a szünetben (εB) és az elasztikus modulus (E) kiszámítása a film szakító tulajdonságainak értékelésére kiszámítható.

Az anyagok stressz-feszültség-kapcsolatát általában két részre lehet osztani: az elasztikus deformációs régió és a plasztikus deformációs régió.A rugalmas deformációs zónában az anyag stresszének és feszültségének lineáris kapcsolata van, és a deformáció ebben az időben teljesen helyreállítható, ami összhangban áll Cook törvényével;A plasztikus deformációs zónában az anyag feszültsége és feszültsége már nem lineáris, és a deformáció, amely ebben az időben fordul elő, visszafordíthatatlanul, végül az anyag megszakad.

Szakítószilárdsági kiszámítási képlet ：

Hol: a szakítószilárdság, MPA;

P a maximális terhelés vagy törés, n;

B a minta szélessége, mm;

D a minta vastagsága, mm.

A szünetben a meghosszabbítás kiszámításának képlete:

Hol: εb a meghosszabbítás a szünetben, %;

L a jelölővonalak közötti távolság, amikor a minta megszakad, mm;

Az L0 a minta eredeti mérési hossza, mm.

Elasztikus modulus számítási képlet:

Közülük: E az elasztikus modulus, MPA;

ζ stressz, MPa;

ε a törzs.

3.2.6.2 Vizsgálati módszer

Válassza ki a tiszta, egyenletes, lapos és sértetlen mintákat, olvassa el a GB13022-91 nemzeti szabványt, és vágja le őket súlyzó alakú szolgaiba, teljes hossza 120 mm, a kezdeti távolság a 86 mm-es szerelvények között, a 40 mm-es jelek közötti távolság, és 10 mm -es szélesség.A splineket 75% -ra és 57% -ra (telített nátrium -klorid és nátrium -bromid oldat légkörében) nedvesítjük, és a mérés előtt több mint 3 napig egyensúlyba kerültek.Ebben a kísérletben az Egyesült Államok Instron Corporation ASTM D638, 5566 Mechanikus Ingatlan-tesztelőjét és annak 2712-003 pneumatikus bilincsét használják a teszteléshez.A húzási sebesség 10 mm/perc volt, a mintát 7-szer ismételtük, és az átlagértéket számítottuk.

3.2.7 A HPMC/HPS ehető kompozit film oxigén permeabilitása

3.2.7.1 Az oxigénpermeabilitás elemzésének alapelve

A tesztminta telepítése után a tesztüreg két részre oszlik, A és B;Az A-üregbe egy bizonyos áramlási sebességgel átadunk egy bizonyos áramlási sebességgel, és egy bizonyos áramlási sebességgel rendelkező nitrogénáram átjut a B üregbe;A vizsgálati folyamat során az oxigén az oxigén áthatol a mintán a B üregbe, és a B üregbe beszivárogott oxigén a nitrogénáramlás hordozza, és a B üreg elhagyja az oxigénérzékelő elérését.Az oxigénérzékelő méri az oxigéntartalmat a nitrogén áramlásában, és kiszámítja a megfelelő elektromos jelet, ezáltal kiszámítja a minta oxigént.áteresztőképesség.

3.2.7.2 Vizsgálati módszer

Válasszon sértetlen ehető kompozit fóliákat, vágja be őket 10,16 x 10,16 cm-es gyémánt alakú mintákra, a bilincsek szélfelületeit vákuumzsírral fedje be, és rögzítse a mintákat a tesztblokkba.Az ASTM D-3985 szerint tesztelve minden minta 50 cm2 tesztterülete van.

3.3 Eredmények és megbeszélések

3.3.1 Az ehető kompozit filmek mikroszerkezet -elemzése

A filmképző folyadék és a szárítási körülmények közötti kölcsönhatás meghatározza a film végső szerkezetét, és súlyosan befolyásolja a film különféle fizikai és kémiai tulajdonságait [330, 331].Az egyes komponensek velejáró gél tulajdonságai és összetételi aránya befolyásolhatja a vegyület morfológiáját, ami tovább befolyásolja a membrán felületi szerkezetét és végső tulajdonságait [301, 332].Ezért a filmek mikroszerkezeti elemzése releváns információkat szolgáltathat az egyes komponensek molekuláris átrendeződéséről, ami viszont segíthet jobban megérteni a gát tulajdonságait, mechanikai tulajdonságait és optikai tulajdonságait.

A HPS/HPMC ehető fóliák felületi pásztázó elektronmikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos felvételeit mutatjuk be a 3-1. Ábra.Amint az a 3-1. Ábrából látható, néhány minta mikrokreszeléseket mutatott a felületen, amelyet a mintában a nedvesség csökkentése okozhat a teszt során, vagy az elektronnyaláb támadása a mikroszkóp üregében [122 , 139].Az ábrán a tiszta HPS membrán és a tiszta HPMC.A membránok viszonylag sima mikroszkópos felületeket mutattak, és a tiszta HPS membránok mikroszerkezete homogénebb és simább volt, mint a tiszta HPMC membránok, amelyek elsősorban a keményítő makromolekulák (amilóz molekulák és amilopektin molekulák) miatt lehetnek a hűtési folyamat során.) vizes oldatban.Számos tanulmány kimutatta, hogy az amilóz-amilopektin-víz rendszer a hűtési folyamatban

Lehet, hogy versenyképes mechanizmus létezik a gélképződés és a fázis elválasztása között.Ha a fázis elválasztásának sebessége alacsonyabb, mint a gélképződés sebessége, akkor a fázis elválasztása nem fordul elő a rendszerben, különben a fázis elválasztása megtörténik a rendszerben [333, 334].Sőt, ha az amilóztartalom meghaladja a 25%-ot, akkor az amilóz és a folyamatos amilóz -hálózati struktúra zselatinizációja jelentősen gátolhatja a fázis elválasztás megjelenését [334].Az ebben a cikkben használt HPS amilóztartalma 80%, jóval meghaladja a 25%-ot, így jobban szemlélteti azt a jelenséget, hogy a tiszta HPS membránok homogénebbek és simábbak, mint a tiszta HPMC membránok.

Az ábrák összehasonlításából látható, hogy az összes kompozit film felületei viszonylag durvaak, és néhány szabálytalan dudor szétszóródik, jelezve, hogy bizonyos fokú megegyezés a HPMC és a HPS között.Ezenkívül a magas HPMC -tartalommal rendelkező kompozit membránok homogénebb struktúrát mutattak, mint a magas HPS -tartalommal rendelkezők.HPS-alapú kondenzáció 37 ° C-on a filmképződés hőmérséklete

A gél tulajdonságai alapján a HP -k viszkózus gélállapotot mutattak be;Míg a HPMC termikus gél tulajdonságai alapján a HPMC vízszerű oldat állapotát mutatta be.A magas HPS-tartalommal rendelkező kompozit membránban (7: 3 HPS/HPMC) a viszkózus HPS a folyamatos fázis, a vízszerű HPMC pedig a nagy viszkotás HPS-ben folyamatos fázisban diszpergálódik, amely nem elősegíti a diszpergált fázist, amely nem elősegíti a diszpergált fázis egységes eloszlásához;A magas HPMC-tartalommal rendelkező kompozit filmben (3: 7 HPS/HPMC) az alacsony viszkozitású HPMC folyamatos fázisba transzformálódik, és a viszkózus HP-k az alacsony kockázatú HPMC fázisban diszpergálódnak, mint a diszpergált fázis, amely elősegítő Homogén fázis képződése.összetett rendszer.

Az ábrából látható, hogy bár az összes kompozit film durva és inhomogén felületi struktúrákat mutat, nem találunk nyilvánvaló fázis -felületet, jelezve, hogy a HPMC és a HP -k jó kompatibilitással rendelkeznek.A HPMC/keményítő kompozit filmek lágyítók, például a PEG nélkül nyilvánvaló fázis elválasztást mutattak [301], jelezve, hogy mind a keményítő, mind a PEG -lágyítók hidroxi -propil -módosítása javíthatja a kompozit -rendszer kompatibilitását.

3.3.2 Optikai tulajdonságok elemzése ehető kompozit filmek

A HPMC/HP-k ehető kompozit fóliáinak fényátviteli tulajdonságait, amelyek különböző aránya van, UV-VIS spektrofotométerrel teszteltük, és az UV spektrumokat a 3-2. Ábra mutatja.Minél nagyobb a fényátadási érték, annál egységesebb és átláthatóbb a film;Ezzel szemben minél kisebb a fényátadási érték, annál egyenetlen és átlátszatlan a film.A 3-2 (a) ábrán látható, hogy az összes kompozit film hasonló tendenciát mutat, a szkennelési hullámhossz növekedésével a teljes hullámhossz-szkennelési tartományban, és a fényátvitel fokozatosan növekszik a hullámhossz növekedésével.350 nm -en a görbék hajlamosak fennsíkra.

Az összehasonlításhoz válassza ki az áttelepülést az 500 nm hullámhosszon, amint azt a 3-2 (b) ábra mutatja, a tiszta HPS-film transzmittanciája alacsonyabb, mint a tiszta HPMC-film, és a HPMC tartalom növekedésével először csökken az transzmittancia. majd megnövekedett, miután elérte a minimális értéket.Amikor a HPMC tartalma 70%-ra nőtt, a kompozit film fényátadása nagyobb volt, mint a tiszta HP -ké.Közismert, hogy egy homogén rendszer jobb fényáteresztőképességet mutat, és UV-malált átmeneti értéke általában magasabb;Az inhomogén anyagok általában alkalmazottak és alacsonyabb UV-átmeneti értékekkel rendelkeznek.A kompozit filmek (7: 3, 5: 5) transzmittanciaértékei alacsonyabbak voltak, mint a tiszta HPS és a HPMC filmeké, jelezve, hogy a HPS és a HPMC két alkotóeleme között bizonyos fokú fázisszétválasztás történt.

3-2. Ábra UV-spektrumok minden hullámhosszon (A) és 500 nm-en (B) a HPS/HPMC keverék filmekhez.A sáv az átlag ± szórást jelöli.AC: A különböző betűk szignifikánsan különböznek a különböző keverési aránytól (P <0,05), amelyet a teljes disszertációban alkalmaznak

3.3.3 Az ehető kompozit filmek dinamikus termomechanikai elemzése

A 3-3. Ábra a HPMC/HP-k ehető filmjeinek dinamikus termomechanikai tulajdonságait mutatja, különböző készítményekkel.A 3-3. Ábra a) ábrájából látható, hogy a tárolási modulus (E ') csökken a HPMC tartalom növekedésével.Ezenkívül az összes minta tárolási modulusa fokozatosan csökkent a hőmérséklet növekedésével, azzal a különbséggel, hogy a tiszta HPS (10: 0) film tárolási modulusa kissé növekedett, miután a hőmérsékletet 70 ° C -ra növelték.Magas hőmérsékleten a magas HPMC -tartalommal rendelkező kompozit filmnél a kompozit film tárolási modulusának nyilvánvaló lefelé mutató tendenciája van a hőmérséklet növekedésével;Míg a magas HPS -tartalommal rendelkező minta esetében a tárolási modulus csak kissé csökken a hőmérséklet növekedésével.

3-3.

A 3-3 (b) ábrán látható, hogy a 30% -nál nagyobb HPMC-tartalommal rendelkező minták (5: 5, 3: 7, 0:10) mind az üvegátmeneti csúcsot mutatják, és a HPMC tartalom növekedésével, Az üveg átmenete Az átmeneti hőmérséklet magas hőmérsékletre váltott, jelezve, hogy a HPMC polimer lánc rugalmassága csökkent.Másrészt a tiszta HPS membrán nagy borítékcsúcsot mutat 67 ° C körül, míg a 70% HPS -tartalommal rendelkező kompozit membránnak nincs nyilvánvaló üvegátmenete.Ennek oka az lehet, hogy bizonyos fokú kölcsönhatás van a HPMC és a HPS között, ezáltal korlátozva a HPMC és a HPS molekuláris szegmenseinek mozgását.

3.3.4 Az ehető kompozit filmek termikus stabilitási elemzése

3-4.

A HPMC/HP -k ehető kompozit filmének hőstabilitását termogravimetrikus analizátorral teszteltük.A 3-4. Ábra a kompozit film termogravimetrikus görbéjét és súlycsökkentési sebességének görbéjét (DTG) mutatja.A 3-4. Ábra (a) ábrán látható TGA-görbéből látható, hogy a különböző arányú kompozit membránminták két nyilvánvaló termogravimetrikus változási stádiumot mutatnak a hőmérséklet növekedésével.A poliszacharid -makromolekulával adszorbeált víz illékonysága a súlycsökkenés kis fázisát eredményezi 30–180 ° C -on, mielőtt a tényleges termikus lebomlás megtörténik.Ezt követően a súlycsökkenés nagyobb fázisa 300 ~ 450 ° C -on van, itt a HPMC és a HPS termikus lebomlási fázisa.

A 3-4. Ábra (b) ábráján szereplő DTG-görbékből látható, hogy a tiszta HP-k és a tiszta HPMC hőkomradációs csúcs hőmérséklete 338 ° C és 400 ° C, és a tiszta HPMC hőkomradációs csúcshőmérséklete az IS. Magasabb, mint a HP -ké, jelezve, hogy a HPMC jobb hőstabilitást mutat, mint a HPS.Amikor a HPMC tartalma 30% (7: 3) volt, egyetlen csúcs jelent meg 347 ° C -on, ami megfelel a HPS jellegzetes csúcsának, de a hőmérséklet magasabb volt, mint a HPS termikus lebomlási csúcsának;Amikor a HPMC tartalma 70% (3: 7) volt, csak a HPMC jellegzetes csúcsa jelentkezett 400 ° C -on;Amikor a HPMC tartalma 50%volt, két termikus lebomlási csúcs jelent meg a DTG -görbén, 345 ° C és 396 ° C -on.A csúcsok megfelelnek a HPS és a HPMC jellegzetes csúcsának, de a HP -knek megfelelő termikus lebomlási csúcs kisebb, és mindkét csúcsnak bizonyos eltolódása van.Látható, hogy a kompozit membránok többsége csak egy jellegzetes egyetlen csúcsot mutat, amely megfelel egy bizonyos komponensnek, és ezek eltolódnak a tiszta komponens membránhoz képest, ami azt jelzi, hogy van bizonyos különbség a HPMC és a HPS komponensek között.A kompatibilitási fok.A kompozit membrán termikus lebomlásának csúcshőmérséklete magasabb volt, mint a tiszta HP -ké, jelezve, hogy a HPMC bizonyos mértékben javíthatja a HPS membrán termikus stabilitását.

3.3.5 Mechanikai tulajdonságok elemzése ehető kompozit film

A HPMC/HPS kompozit fóliák szakító tulajdonságait, különböző arányokkal, mechanikus tulajdonság analizátorral mértük 25 ° C -on, az 57% és 75% relatív páratartalommal.A 3-5. Ábra a HPMC/HPS kompozit fóliák elasztikus (A), a szünet (B) és a szakítószilárdság (C) elasztikus modulusát mutatja, különböző arányú relatív páratartalom mellett.Az ábrából látható, hogy ha a relatív páratartalom 57%, akkor a tiszta HPS film elasztikus modulus és szakítószilárdsága a legnagyobb, és a tiszta HPMC a legkisebb.A HPS -tartalom növekedésével a kompozit filmek rugalmas modulus és szakítószilárdsága folyamatosan növekedett.A tiszta HPMC membrán szünetében a meghosszabbítás sokkal nagyobb, mint a tiszta HPS membráné, és mindkettő nagyobb, mint a kompozit membráné.

Amikor a relatív páratartalom magasabb volt (75%), szemben az 57% relatív páratartalommal, az összes minta rugalmas modulus és szakítószilárdsága csökkent, míg a szünetben a meghosszabbítás szignifikánsan növekedett.Ennek oka elsősorban az, hogy a víz, mint általánosított lágyítóként, hígíthatja a HPMC és a HPS mátrixot, csökkentheti a polimer láncok közötti erőt, és javítja a polimer szegmensek mobilitását.A magas relatív páratartalom esetén a tiszta HPMC -filmek rugalmas modulus és szakítószilárdsága magasabb volt, mint a tiszta HPS -filmeké, de a szünetben a meghosszabbítás alacsonyabb volt, ez az eredmény teljesen különbözött az eredményektől az alacsony páratartalom mellett.Érdemes megjegyezni, hogy a kompozit fóliák mechanikai tulajdonságainak variációja, amelynek komponens aránya magas, 75% -os páratartalom mellett, teljesen ellentétes az alacsony páratartalom mellett, összehasonlítva az esethez képest, 57% -os relatív páratartalom mellett.Magas páratartalom mellett a film nedvességtartalma növekszik, és a víznek nemcsak bizonyos lágyító hatása van a polimer mátrixra, hanem elősegíti a keményítő átkristályosítását is.A HPMC -vel összehasonlítva a HPS erősebb hajlamos az átkristályosításra, tehát a relatív páratartalom a HPS -re gyakorolt ​​hatása sokkal nagyobb, mint a HPMC.

3-5. Ábra A különböző HPS/HPMC arányokkal rendelkező HPS/HPMC filmek szakító tulajdonságai, amelyek különböző relatív alázat (RH) körülmények között egyensúlyba kerülnek.*: A különböző számú betűk szignifikánsan különböznek a különféle RH -tól, a teljes disszertációban alkalmazzák

3.3.6 Az ehető kompozit filmek oxigénpermeabilitásának elemzése

Az ehető kompozit filmet élelmiszer -csomagolóanyagként használják az élelmiszerek eltarthatóságának meghosszabbításához, és az oxigéngát teljesítménye az egyik fontos mutató.Ezért a HPMC/HP-k különböző arányú ehető filmek oxigénátviteli sebességét 23 ° C hőmérsékleten mértük, és az eredményeket a 3-6. Ábra mutatja.Az ábrából látható, hogy a tiszta HPS membrán oxigénpermeabilitása szignifikánsan alacsonyabb, mint a tiszta HPMC membráné, jelezve, hogy a HPS membrán jobb oxigéngáttulajdonságokkal rendelkezik, mint a HPMC membrán.Az alacsony viszkozitás és az amorf régiók létezése miatt a HPMC könnyű egy viszonylag laza alacsony sűrűségű hálózati struktúrát képezni a filmben;A HPS -hez képest nagyobb a hajlandóság az átkristályosításra, és könnyű sűrű szerkezetet képezni a filmben.Számos tanulmány kimutatta, hogy a keményítőfilmek jó oxigéngáttulajdonságokkal rendelkeznek, mint más polimerek [139, 301, 335, 336].

3-6. Ábra A HPS/HPMC Blend Films oxigén permeabilitása

A HPS hozzáadása jelentősen csökkentheti a HPMC membránok oxigénpermeabilitását, és a kompozit membránok oxigénpermeabilitása hirtelen csökken a HPS -tartalom növekedésével.Az oxigén-impermens HP-k hozzáadása növeli az oxigéncsatorna tortuositását a kompozit membránban, ami viszont az oxigén permeációs sebességének csökkenéséhez és végül alacsonyabb oxigén-permeabilitáshoz vezet.Hasonló eredményekről számoltak be más natív keményítők esetében [139 301].

3.4 E fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben a HPMC és a HPS fő ​​nyersanyagként történő felhasználása, valamint a polietilénglikol lágyítóként történő hozzáadásával a különféle arányú HPMC/HP -k ehető kompozit filmeit casting módszerrel állítottuk elő.A kompozit membrán mikroszkopikus morfológiájára gyakorolt ​​hatását és az összetett arány hatását pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgáltuk;A kompozit membrán mechanikai tulajdonságait a mechanikus-propertiák tesztelője vizsgálta.Az összetevők velejáró tulajdonságainak és az összetett aránynak az oxigéngát tulajdonságaira és a kompozit film fényáteresztőképességére gyakorolt ​​hatását az oxigén transzmittancia-teszterrel és az UV-VIS spektrofotométerrel vizsgáltuk.Pásztázó elektronmikroszkópiát, termogravimetrikus analízist és dinamikus termikus analízist alkalmaztunk.Mechanikai elemzést és más analitikai módszereket használtunk a hideg-forró gél-összetett rendszer kompatibilitásának és fázis elválasztásának tanulmányozására.A fő megállapítások a következők:

1. A tiszta HPMC -vel összehasonlítva a tiszta HPS könnyebben homogén és sima mikroszkópos felületi morfológiát képez.Ennek oka elsősorban a keményítő makromolekulák (amilóz -molekulák és amilopektin molekulák) jobb molekuláris átrendeződésének a keményítő vizes oldatában a hűtési folyamat során.
2. A magas HPMC -tartalommal rendelkező vegyületek nagyobb valószínűséggel homogén membránszerkezeteket képeznek.Ez elsősorban a HPMC és a HPS gél tulajdonságain alapul.A filmképző hőmérsékleten a HPMC és a HPS alacsony viszkozitási oldat állapotát és nagy viszkotikai gélállapotot mutat.A nagyviszonyos diszpergált fázis az alacsony viszkozitású folyamatos fázisban diszpergálódik., könnyebb homogén rendszert kialakítani.
3. A relatív páratartalom szignifikáns hatással van a HPMC/HPS kompozit filmek mechanikai tulajdonságaira, és annak hatása növekszik a HPS -tartalom növekedésével.Az alacsonyabb relatív páratartalom esetén a kompozit filmek rugalmas modulus és szakítószilárdsága növekedett a HPS -tartalom növekedésével, és a kompozit filmek szünetében a meghosszabbítás szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a tiszta komponensfilmeké.A relatív páratartalom növekedésével csökkent a kompozit film rugalmas modulus és szakítószilárdsága, és a szünetben meghosszabbítás jelentősen megnőtt, és a kompozit film mechanikai tulajdonságai és az összetett arány közötti kapcsolat teljesen ellentétes változási mintázatot mutatott másképp relatív páratartalom.A különböző összetett arányokkal rendelkező kompozit membránok mechanikai tulajdonságai metszéspontot mutatnak különböző relatív páratartalom mellett, amely lehetőséget kínál a termék teljesítményének optimalizálására a különböző alkalmazási követelmények szerint.
4. A HPS hozzáadása szignifikánsan javította a kompozit membrán oxigéngát tulajdonságait.A kompozit membrán oxigén permeabilitása hirtelen csökkent a HPS -tartalom növekedésével.
5. A HPMC/HPS hideg és forró gél -összetett rendszerben van bizonyos kompatibilitás a két komponens között.Az összes kompozit film SEM képeiben nem találtak nyilvánvaló kétfázisú interfészt, a kompozit filmek többségének csak egy üvegátmeneti pontja volt a DMA eredményekben, és csak egy termikus lebomlási csúcs jelent meg a kompozit DTG-görbéiben filmeket.Ez azt mutatja, hogy van bizonyos leírási képesség a HPMC és a HPS között.

A fenti kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a HPS és a HPMC összetétele nemcsak csökkentheti a HPMC ehető film előállítási költségeit, hanem javítja annak teljesítményét is.Az ehető kompozit film mechanikai tulajdonságai, oxigéngát tulajdonságai és optikai tulajdonságai a két komponens összetételének és a külső környezet relatív páratartalmának összeállítási arányának beállításával érhetők el.

4. fejezet A HPMC/HPS összetett rendszer mikromorfológiája és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolat

A magasabb keverési entrópiával összehasonlítva a fémötvözet keverése során, a keverési entrópia a polimer összetétele során általában nagyon kicsi, és az összetétel során az összetétel hője általában pozitív, ami polimer összetett folyamatokat eredményez.A Gibbs szabad energiaváltozása pozitív (���>) Ezért a polimer készítmények általában fázis-elválasztott kétfázisú rendszereket képeznek, és a teljesen kompatibilis polimer készítmények nagyon ritkák [242].

Az elegyíthető összetett rendszerek általában a termodinamikában molekuláris szintű eligazítást érhetnek el, és homogén vegyületeket képezhetnek, így a legtöbb polimer vegyület rendszer nem képes.Számos polimer összetett rendszer azonban bizonyos körülmények között elérheti a kompatibilis állapotot, és bizonyos kompatibilitással összetett rendszerré válhat [257].

A makroszkopikus tulajdonságok, például a polimer kompozit rendszerek mechanikai tulajdonságai nagymértékben függnek komponenseik kölcsönhatásától és fázis morfológiájától, különös tekintettel a komponensek és a folyamatos és diszpergált fázisok összetételére [301].Ezért nagy jelentőséggel bír a kompozit rendszer mikroszkópos morfológiájának és makroszkopikus tulajdonságainak tanulmányozása, és meghatározza a kapcsolatot, amely nagy jelentőséggel bír a kompozit anyagok tulajdonságainak szabályozására az összetett rendszer fázisszerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával.

A komplex rendszer morfológiájának és fázisdiagramjának tanulmányozása során nagyon fontos a megfelelő eszközök kiválasztása a különböző komponensek megkülönböztetésére.A HPMC és a HPS közötti különbség azonban meglehetősen nehéz, mivel mindkettőnek jó átláthatósága és hasonló törésmutatója van, ezért nehéz megkülönböztetni a két komponenst optikai mikroszkóppal;Ezen túlmenően, mivel mindkettő szerves szén-alapú anyag, tehát a kettő hasonló energiaelnyeléssel rendelkezik, tehát az elektronmikroszkópos pásztázó is nehéz megkülönböztetni a komponenseket.A Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia tükrözi a protein-keményítő komplex morfológiájának és fázisdiagramjának változásait a poliszacharid sáv területi arányával, 1180-953 cm-1-nél, és az amid sáv 1750-1483 cm-1-nél [52, 337], de ez a technika nagyon összetett, és általában szinkrotron sugárzás Fourier transzformációs infravörös technikákat igényel, hogy elegendő kontrasztot hozzon létre a HPMC/HPS hibrid rendszerekhez.Vannak olyan technikák is, amelyek elérik az alkatrészek elválasztását, például a transzmissziós elektronmikroszkópiát és a kis szögű röntgen szórást, de ezek a technikák általában összetettek [338].Ebben a témában az egyszerű jódfestési optikai mikroszkóp -elemzési módszert alkalmazzák, és az amilóz -spirális szerkezet végcsoportját a jódfestéssel (a Jódfestéssel) a jódfestés útján reagálhat a jódfestéssel, így a HPMC/HPS összetett rendszert használják, így a HPMC/HPS összetett rendszer festésére szolgál. hogy a HPS -t az összetevőket a HPMC komponensektől megkülönböztették különböző színükkel a fénymikroszkóp alatt.Ezért a jódfestés optikai mikroszkóp-elemzési módszer egy egyszerű és hatékony kutatási módszer a keményítő-alapú komplex rendszerek morfológiájára és fázisdiagramjára.

Ebben a fejezetben a HPMC/HPS összetett rendszer mikroszkopikus morfológiáját, fáziseloszlását, fázisátmenetét és egyéb mikroszerkezeteit jódfestési optikai mikroszkóp elemzéssel vizsgálták;valamint a mechanikai tulajdonságok és más makroszkopikus tulajdonságok;és a különböző oldatkoncentrációk és az összetett arányok mikroszkópos morfológiájának és makroszkopikus tulajdonságainak korrelációs elemzésével a HPMC/HPS összetett rendszer mikroszerkezetének és a makroszkopikus tulajdonságainak kapcsolatát a HPMC/HPS szabályozása érdekében állapítottuk meg.Biztosítsa a kompozit anyagok tulajdonságainak alapját.

4.1 Anyagok és felszerelések

4.1.1 Fő kísérleti anyagok

4.2 Kísérleti módszer

4.2.1 HPMC/HPS összetett oldat előkészítése

Készítsen elő HPMC -oldatot és HPS -oldatot 3%, 5%, 7% és 9% koncentrációban, lásd a 2.2.1 -et az előkészítési módszerhez.Keverje össze a HPMC oldatot és a HPS -oldatot 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0 szerint. 100 különböző arányt keverünk 250 rmp/perc sebességgel 21 ° C -on 30 percig, és vegyes oldatokat kaptunk, különböző koncentrációval és eltérő arányokkal.

4.2.2 A HPMC/HPS kompozit membrán előkészítése

Lásd 3.2.1.

4.2.3 A HPMC/HPS kompozit kapszulák előkészítése

Lásd a 2.2.1-es módszerrel előállított oldatot, használjon rozsdamentes acél formát a merítéshez, és szárítsa meg 37 ° C-on.Húzza ki a szárított kapszulákat, vágja le a felesleget, és összerakja őket, hogy pár alakuljon ki.

4.2.4 HPMC/HPS kompozit film optikai mikroszkóp

4.2.4.1 Az optikai mikroszkópia elemzésének alapelvei

Az optikai mikroszkóp konvex lencse általi nagyító képalkotás optikai elvét használja, és két konvergáló lencsét használ a közeli apró anyagok nyitási szögének kiterjesztésére, és kibővíti az apró anyagok méretét, amelyeket az emberi szem nem tud megkülönböztetni. Amíg az anyagok méretét az emberi szem nem lehet megkülönböztetni.

4.2.4.2 Vizsgálati módszer

A különböző koncentrációjú és összetett arányú HPMC/HPS összetett oldatokat 21 ° C -on vettük ki, üveglemezre esettünk, vékony rétegbe öntöttük és ugyanabban a hőmérsékleten szárítottuk.A filmeket 1% jódoldattal festettük (1 g jódot és 10 g kálium-jodidot egy 100 ml-es térfogati lombikba helyeztünk, és etanolban oldottuk), a megfigyeléshez és a fényképezéshez a fénymikroszkóp mezőjébe helyeztük.

4.2.5 A HPMC/HPS kompozit film fényátadása

4.2.5.1 Az UV-VIS spektrofotometria elemzési elve

Ugyanaz, mint a 3.2.3.1.

4.2.5.1 Vizsgálati módszer

Lásd: 3.2.3.2.

4.2.6 A HPMC/HPS kompozit filmek szakító tulajdonságai

4.2.6.1 A szakító tulajdonság elemzésének alapelve

Ugyanaz, mint a 3.2.3.1.

4.2.6.1 Tesztelési módszer

A mintákat 48 órás 73%-os páratartalom melletti egyensúlyozás után teszteltük.A vizsgálati módszert lásd a 3.2.3.2.

4.3 Eredmények és megbeszélések

4.3.1 A termék átláthatóságának megfigyelése

A 4-1. ábra HPMC és HPS 70:30 arányú keverésével készített ehető filmeket és kapszulákat mutat be.Amint az az ábrán látható, a termékek jó átláthatósággal rendelkeznek, ami azt jelzi, hogy a HPMC és a HP -k hasonló törésmutatókkal rendelkeznek, és a kettő összetétele után homogén vegyületet lehet elérni.

4.3.2 A HPMC/HPS komplexek optikai mikroszkóp képei a festés előtt és után

A 4-2. Ábra a tipikus morfológiát mutatja be a HPMC/HPS komplexek festése előtt és után, különféle összetett arányokkal, amelyeket optikai mikroszkóp alatt figyeltünk meg.Amint az ábrán látható, a festetlen ábrán nehéz megkülönböztetni a HPMC fázist és a HPS fázist;A festett tiszta HPMC és a Pure HP -k megmutatják saját egyedi színeiket, ami azért van, mert a HPS és a jód reakciója a jódon keresztül, a színének festésével sötétebbé válik.Ezért a HPMC/HPS összetett rendszer két fázisa egyszerűen és egyértelműen megkülönböztethető, ami azt is bizonyítja, hogy a HPMC és a HP -k nem elegyeznek és nem képezhetnek homogén vegyületet.Amint az az ábrán látható, a HPS-tartalom növekedésével, az ábrán a sötét terület (HPS fázis) területe a várt módon növekszik, ezáltal megerősítve, hogy a kétfázisú átrendezés bekövetkezik ebben a folyamatban.Ha a HPMC tartalma meghaladja a 40%-ot, a HPMC a folyamatos fázis állapotát mutatja, és a HPS diszpergálódik a HPMC folyamatos fázisában, mint a diszpergált fázis.Ezzel szemben, ha a HPMC tartalma alacsonyabb, mint 40%, a HPS folyamatos fázis állapotát mutatja, és a HPMC diszpergálódik a HPS folyamatos fázisában, mint egy diszpergált fázis.Ezért az 5% -os HPMC/HPS összetett megoldásban, a növekvő HPS -tartalommal, az ellenkezője történt, amikor a vegyület aránya HPMC/HPS 40:60 volt.A folyamatos fázis a kezdeti HPMC fázisból a későbbi HPS fázisba változik.A fázis alakjának megfigyelésével látható, hogy a HPS mátrix HPMC fázisa gömb alakú a diszperzió után, míg a HPS fázis diszpergált alakja a HPMC mátrixban szabálytalan.

Ezenkívül a világos színű terület (HPMC) és a sötét színű terület (HPS) területének a HPMC/HPS komplexben a festés után (a mezofázis helyzetének figyelembevétele nélkül) kiszámításával kiszámítottuk, hogy a HPMC/HPS komplexben) kiderült HPMC (világos szín)/HPS (sötét szín) az ábrán Az arány mindig nagyobb, mint a tényleges HPMC/HPS vegyületarány.Például a HPMC/HPS vegyület festési diagramjában 50:50 vegyületarány mellett a HP -k területén az interfázis területén nem kerül kiszámításra, és a fény/sötét terület aránya 71/29.Ez az eredmény megerősíti, hogy a HPMC/HPS kompozit rendszerben nagyszámú mezofázis létezik.

Közismert, hogy a teljesen kompatibilis polimer összetett rendszerek meglehetősen ritkák, mivel a polimer összetétel során az összetétel hője általában pozitív, és az összetett entrópia általában kevésbé változik, így a szabad energiát eredményezve a pozitív értékre történő összetétel során.A HPMC/HPS összetett rendszerben azonban a HPMC és a HPS továbbra is megígéri, hogy nagyobb mértékű kompatibilitást mutat, mivel a HPMC és a HPS egyaránt hidrofil poliszacharidok vannak, ugyanazt a szerkezeti egységgel rendelkeznek - a glükózt átadják, és ugyanazt a funkcionális csoportot módosítják. Hidroxi -propil.A HPMC/HPS összetett rendszerben a több mezofázis jelensége azt is jelzi, hogy a vegyületben a HPMC és a HPS bizonyos fokú kompatibilitással rendelkezik, és hasonló jelenség fordul elő a keményítő-poly-polyvinil-alkoholkeverék rendszerben, amely hozzáadott lágyítóval.szintén megjelent [339].

4.3.3 A vegyületrendszer mikroszkopikus morfológiája és makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolat

A HPMC/HPS kompozit rendszer morfológiájának, a fázis elválasztási jelenségének, átláthatóságának és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát részletesen megvizsgálták.A 4-3. ábra a HPS-tartalom hatását mutatja a HPMC/HPS vegyületrendszer makroszkopikus tulajdonságaira, mint például az átlátszóságra és a szakítómodulusra.Az ábrából látható, hogy a tiszta HPMC átláthatósága magasabb, mint a tiszta HP -ké, főleg azért, mert a keményítő átkristályosítása csökkenti a HP -k átláthatóságát, és a keményítő hidroxi -propil -módosítása szintén fontos oka annak, hogy csökkentsék az átláthatóság csökkentését. HPS [340, 341].Az ábrából megtalálható, hogy a HPMC/HPS összetett rendszer transzmittanciájának minimális értéke lesz a HPS -tartalom különbségével.Az összetett rendszer transzmittanciája a 70% alatti HPS-tartalom tartományában növekszikiT csökken a HPS -tartalom növekedésével;ha a HPS-tartalom meghaladja a 70%-ot, az a HPS-tartalom növekedésével növekszik.Ez a jelenség azt jelenti, hogy a HPMC/HPS összetett rendszer nem elegyíthető, mivel a rendszer fázis elválasztási jelensége a fényáteresztőképesség csökkenéséhez vezet.Éppen ellenkezőleg, a fiatalok összetett rendszerének modulusa szintén minimális pontot jelentett a különböző arányokkal, és a Young modulusa tovább csökkent a HPS -tartalom növekedésével, és elérte a legalacsonyabb pontot, amikor a HPS -tartalom 60%volt.A modulus tovább nőtt, a modulus pedig kissé nőtt.A Young HPMC/HPS összetett rendszerének modulusa minimális értéket mutatott, amely azt is jelezte, hogy az összetett rendszer nem elegyíthetetlen rendszer.A HPMC/HPS összetett rendszer fényáteresztőképességének legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC folyamatos fázis fázisátmeneti pontjával a diszpergált fázishoz, és a Young modulusának legkisebb pontja a 4-2. Ábrán.

4.3.4 Az oldatkoncentráció hatása a vegyületrendszer mikroszkópos morfológiájára

A 4-4. Ábra az oldat-koncentráció hatását mutatja a HPMC/HPS összetett rendszer morfológiájára és fázisátmenetére.Amint az az ábrán látható, az alacsony 3% HPMC/HPS vegyület rendszer koncentrációja a HPMC/HPS vegyület arányában 40:60, az együttes szerkezet megjelenése megfigyelhető;Míg a 7% -os oldat magas koncentrációjában ezt a folyamatos szerkezetet figyeljük meg az ábrán, amelynek összetételi aránya 50:50.Ez az eredmény azt mutatja, hogy a HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmeneti pontja bizonyos koncentrációfüggőséggel rendelkezik, és a fázisátmenet HPMC/HPS vegyületének aránya növekszik az összetett oldat -koncentráció növekedésével, és a HPS hajlamos folyamatos fázist képezni. ..Ezenkívül a HPC folyamatos fázisban diszpergált HPS -domének hasonló formákat és morfológiákat mutattak a koncentráció változásával;Míg a HPC diszpergált fázisok a HPS folyamatos fázisában eltérő formákat és morfológiákat mutattak különböző koncentrációban.És az oldatkoncentráció növekedésével a HPMC diszperziós területe egyre szabálytalan lett.Ennek a jelenségnek a fő oka az, hogy a HPS -oldat viszkozitása sokkal magasabb, mint a HPMC oldat szobahőmérsékleten, és a HPMC fázis hajlandósága elnyomódik a felületi feszültség miatt.

4.3.5 Az oldatkoncentráció hatása a vegyületrendszer mechanikai tulajdonságaira

A 4-4. Ábra morfológiájának megfelelő, a 4-5. Ábra a különböző koncentrációs oldatokban képződött kompozit filmek szakító tulajdonságait mutatja.Az ábrából látható, hogy a Young modulusa és megnyúlása a HPMC/HPS kompozit rendszer szünetében általában csökken az oldatkoncentráció növekedésével, amely összhangban van a HPMC fokozatos átalakulásával a folyamatos fázisból a 4. ábrán a diszpergált fázisba. -4.A mikroszkopikus morfológia következetes.Mivel a Young HPMC homopolimerének modulusa magasabb, mint a HPSé, azt jósolják, hogy a Young HPMC/HPS kompozit rendszerének modulusa javul, ha a HPMC a folyamatos fázis.

4.4 E fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben a HPMC/HPS összetett oldatokat és az ehető kompozit filmeket készítettük, amelyek különböző koncentrációval és összetett arányokkal rendelkeztek, és a HPMC/HPS -összetett rendszer mikroszkopikus morfológiáját és fázisátmenetét megfigyeltük a jódfestés optikai mikroszkóp -elemzésével, hogy megkülönböztesse a keményítőfázisokat.A HPMC/HP-k ehető kompozit fóliájának fényáteresztőképességét és mechanikai tulajdonságait UV-VIS spektrofotométerrel és mechanikus tulajdonságvizsgálóval vizsgáltuk, valamint a különböző koncentrációk és az összetett arányok hatásait az összetett rendszer optikai tulajdonságaira és mechanikai tulajdonságaira.A HPMC/HPS összetett rendszer mikroszerkezetének és a makroszkopikus tulajdonságainak kapcsolatát a kompozit rendszer, például a mikroszerkezet, a fázisátmenet és a fázis elválasztás, valamint a makroszkopikus tulajdonságok, például az optikai tulajdonságok és a mechanikai tulajdonságok, kombinálásával hozták létre.A fő megállapítások a következők:

1. Az optikai mikroszkóp elemzési módszer a keményítőfázisok jódfestéssel történő megkülönböztetésére a legegyszerűbb, közvetlen és leghatékonyabb módszer a keményítő-alapú vegyületrendszerek morfológiájának és fázisátmenetének tanulmányozására.A jódfestéssel a keményítő fázisa sötétebb és sötétebbnek tűnik fénymikroszkópos vizsgálat alatt, míg a HPMC nem festett, ezért világosabbnak tűnik.
2. A HPMC/HPS összetett rendszer nem elengedhetetlen, és van egy fázisátmeneti pont az összetett rendszerben, és ennek a fázisátmeneti pontnak van egy bizonyos összetett arányfüggősége és az oldat -koncentrációfüggőség.
3. A HPMC/HPS vegyületrendszer jó kompatibilitású, és nagyszámú mezofázis van jelen a vegyületrendszerben.A közbenső fázisban a folytonos fázis a diszpergált fázisban részecskék formájában diszpergálódik.
4. A HPS diszpergált fázisa HPMC mátrixban hasonló gömb alakút mutatott különböző koncentrációkban;A HPMC szabálytalan morfológiát mutatott a HPS mátrixban, és a morfológia szabálytalansága növekedett a koncentráció növekedésével.
5. Megállapítottuk a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezete, fázisátmenete, átláthatósága és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát.a.Az összetett rendszer átláthatóságának legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC fázisátmeneti pontjával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba és a szakítómodulus csökkenésének minimális pontjával.b.A Young modulusa és meghosszabbítása a szünetnél csökken az oldatkoncentráció növekedésével, amely okozati összefüggésben van a HPMC morfológiai változásával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba az összetett rendszerben.

Összefoglalva: a HPMC/HPS kompozit rendszer makroszkopikus tulajdonságai szorosan kapcsolódnak annak mikroszkópos morfológiai szerkezetéhez, fázisátmenethez, fázis elválasztáshoz és más jelenségekhez, valamint a kompozitok tulajdonságaival a kompozit fázisszerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával szabályozhatók. rendszer.

5. fejezet A HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokozatának hatása a HPMC/HPS vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira

Közismert, hogy a keményítő kémiai szerkezetének kis változásai drámai változásokhoz vezethetnek reológiai tulajdonságaiban.Ezért a kémiai módosítás lehetőséget kínál a keményítő-alapú termékek reológiai tulajdonságainak javítására és szabályozására [342].A keményítő kémiai szerkezetének reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának elsajátítása viszont jobban megértheti a keményítő alapú termékek szerkezeti tulajdonságait, és alapot adhat a javított keményítő funkcionális tulajdonságokkal rendelkező módosított keményítők tervezéséhez [235].A hidroxi -propil -keményítő egy professzionális módosított keményítő, amelyet széles körben használnak az élelmiszer és az orvostudomány területén.Általában a natív keményítő és propilén -oxid és lúgos körülmények között történő éterező reakcióval állítják elő.A hidroxi -propil hidrofil csoport.Ezeknek a csoportoknak a keményítő molekulaláncába történő bejuttatása megszakíthatja vagy gyengítheti a keményítőszemcsék szerkezetét fenntartó intramolekuláris hidrogénkötéseket.Ezért a hidroxi-propil-keményítő fizikai-kémiai tulajdonságai a molekulaláncában lévő hidroxi-propil-csoportok szubsztitúciójának mértékéhez kapcsolódnak [233, 235, 343, 344].

Számos tanulmány megvizsgálta a hidroxi -propil -szubsztitúciós foknak a hidroxi -propil -keményítő fizikai -kémiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását.Han et al.tanulmányozta a hidroxipropil viaszos keményítő és a hidroxipropil kukoricakeményítő hatását a koreai nyálkás rizssütemények szerkezetére és retrogradációs jellemzőire.A tanulmány megállapította, hogy a hidroxi -propilezés csökkentheti a keményítő zselatinizációs hőmérsékletét és javíthatja a keményítő víztartási képességét.A teljesítmény, és szignifikánsan gátolta a keményítő öregedő jelenségét a koreai ragacsos rizs süteményekben [345].Kaur et al.tanulmányozta a hidroxipropil-szubsztitúció hatását a különböző burgonyakeményítőfajták fizikai-kémiai tulajdonságaira, és megállapította, hogy a burgonyakeményítő hidroxi-propil-szubsztitúciós foka fajtánként változott, illetve hatása a nagy szemcseméretű keményítő tulajdonságaira Jelentősebb;A hidroxi -propilációs reakció sok fragmenst és hornyot okoz a keményítő granulátumok felületén;A hidroxipropil szubsztitúció jelentősen javíthatja a keményítő duzzadási tulajdonságait, vízoldhatóságát és oldhatóságát dimetil-szulfoxidban, valamint javíthatja a keményítő átlátszóságát a pasztában [346].Lawal et al.megvizsgálta a hidroxi -propil -helyettesítésnek az édesburgonya -keményítő tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását.A tanulmány kimutatta, hogy a hidroxi -propil -módosítás után javult a keményítő szabad duzzadási képessége és víz oldhatósága;A natív keményítő átkristályosítását és retrogradációját gátoltuk;Javítható az emészthetőség [347].Schmitz et al.Készített hidroxi-propil-tapioca keményítőt, és úgy találta, hogy magasabb duzzanási képessége és viszkozitása, alacsonyabb öregedési sebessége és magasabb a fagy-olvadás stabilitása [344].

A hidroxi-propil-keményítő reológiai tulajdonságairól azonban kevés tanulmány készült, és a hidroxi-propil-módosításnak a keményítőalapú vegyületrendszerek reológiai tulajdonságaira és géltulajdonságaira gyakorolt ​​hatásairól eddig ritkán számoltak be.Chun et al.tanulmányozta az alacsony koncentrációjú (5%) hidroxi-propil-rizs keményítő oldat reológiáját.Az eredmények azt mutatták, hogy a hidroxi-propil-módosítás hatása a keményítőoldat steady-state és dinamikus viszkoelaszticitására összefügg a szubsztitúció mértékével, és kis mennyiségű hidroxi-propil-propil-szubsztitúció jelentősen megváltoztathatja a keményítőoldatok reológiai tulajdonságait;a keményítőoldatok viszkozitási együtthatója a szubsztitúciós fok növekedésével csökken, reológiai tulajdonságainak hőmérsékletfüggősége pedig a hidroxipropil-helyettesítési fok növekedésével nő.Az összeg csökken a szubsztitúció növekedésével [342].Lee et al.tanulmányozta a hidroxipropil-szubsztitúció hatását az édesburgonya-keményítő fizikai és reológiai tulajdonságaira, és az eredmények azt mutatták, hogy a keményítő duzzadási képessége és vízoldhatósága nőtt a hidroxipropil-szubsztitúció mértékének növekedésével;Az entalpia érték csökken a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével;a keményítőoldat viszkozitási együtthatója, komplex viszkozitása, folyáshatára, komplex viszkozitása és dinamikus modulusa mind csökken a hidroxi-propil-szubsztitúció fokának, a folyadékindexnek és a veszteségi tényezőnek a növekedésével. A hidroxi-propil-szubsztitúció mértékével nő;A keményítő ragasztó gél erőssége csökken, a fagyasztás-olvadás stabilitása növekszik, és a szinerézishatás csökken [235].

Ebben a fejezetben megvizsgálták a HPC/HPS hideg- és forró gél -összetett rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását a HPMC/HPS -szubsztitúciós fokra.Az átmeneti helyzet nagy jelentőséggel bír a szerkezetképződés és a reológiai tulajdonságok közötti kapcsolat mélyreható megértésében.Ezenkívül előzetesen megvitatták a HPMC/HPS fordított hűtésű vegyületrendszer gélesedési mechanizmusát, hogy elméleti útmutatást adhassanak más hasonló, fordított hőhűtéses gélrendszerekhez.

5.1 Anyagok és felszerelések

5.1.1 Fő kísérleti anyagok

5.1.2 Fő műszerek és felszerelések

5.2 Kísérleti módszer

5.2.1 Összetett megoldások előkészítése

15% HPMC/HPS összetett oldatokat készítettünk különböző összetett arányokkal (100/0, 50/50, 0/100) és HPS -vel, különböző hidroxi -propil -helyettesítő fokokkal (G80, A939, A1081).Az A1081, A939, HPMC és azok összetett megoldásainak előkészítési módszereit a 2.2.1 -ben mutatjuk be.A G80 -at és annak összetett oldatait a HPMC -vel 1500 psi és 110 ° C -os keveréssel zselatinizálják egy autoklávban, mivel a G80 natív keményítő magas amilóz (80%), és zselatinizációs hőmérséklete magasabb, mint 100 ° C, ami nem lehet nem lehet. az eredeti vízfürdő-zselatinizációs módszerrel elérte [348].

5.2.2 A HPMC/HPS összetett oldatok reológiai tulajdonságai különböző fokú HPS -hidroxi -propil -helyettesítéssel

5.2.2.1 A reológiai elemzés alapelve

Ugyanaz, mint a 2.2.2.1

5.2.2.2 Áramlási mód teszt módszer

A 60 mm átmérőjű párhuzamos lemezbilincset használtuk, és a lemez távolságot 1 mm -re állítottuk.

1. Van egy nyírás előtti áramlási vizsgálati módszer és egy háromlépcsős tixotropia.Ugyanaz, mint a 2.2.2.2.
2. Áramlási vizsgálati módszer a nyíró előtti és tixotropikus gyűrű tixotropia nélkül.A teszt hőmérséklete 25 ° C, a.Nyírás növekvő sebességgel, nyírási sebesség tartomány 0-1000 S-1, nyírási idő 1 perc;b.Állandó nyírás, nyírási sebesség 1000 S-1, nyírási idő 1 perc;c.Csökkent sebességnyírás, a nyírási sebesség tartománya 1000-0s-1, a nyírási idő pedig 1 perc.

5.2.2.3 Oszcillációs mód vizsgálati módszer

A 60 mm átmérőjű párhuzamos lemez rögzítőt használtuk, és a lemez távolságot 1 mm -re állítottuk.

1. Deformációs változó söprés.A teszt hőmérséklete 25 ° C, 1 Hz frekvencia, deformáció 0,01-100 %.
2. Hőmérséklet -szkennelés.1 Hz frekvencia, deformáció 0,1 %, a.Fűtési folyamat, hőmérséklet 5-85 ° C, fűtési sebesség 2 ° C/perc;b.Hűtési folyamat, hőmérséklet 85-5 ° C, hűtési sebesség 2 ° C/perc.A minta körül szilikonolaj -tömítést használnak, hogy elkerüljék a nedvességvesztést a tesztelés során.
3. Frekvencia söpörés.Variáció 0,1 %, frekvencia 1-100 rad/s.A teszteket 5 ° C -on és 85 ° C -on végeztük, és a teszt hőmérsékletén 5 percig kiegyensúlyoztuk a tesztelés előtt.

A polimer oldat G ′ és a G ″ tárolási modulus és a ω szögfrekvencia közötti kapcsolat követi a hatalmi törvényt:

ahol n ′ és n ″ a log G′-log ω és a log g ″ -log Ω lejtése;

A G0 ′ és a G0 ″ a log G′-log ω és a log G ″ -log ω elfogása.

5.2.3 Optikai mikroszkóp

5.2.3.1 A műszer alapelve

Ugyanaz, mint a 4.2.3.1

5.2.3.2 Tesztelési módszer

A 3%-os 5:5 HPMC/HPS vegyület oldatot különböző 25 °C, 45 °C és 85 °C hőmérsékleteken kiszedtük, azonos hőmérsékleten tartott tárgylemezre csepegtettük, és vékony filmbe öntöttük.Réteg oldat és szárítva ugyanabban a hőmérsékleten.A filmeket 1% jódoldattal festettük, a megfigyelés céljából a fénymikroszkóp mezőjébe helyeztük és fényképeztük.

5.3 Eredmények és megbeszélések

5.3.1 Viszkozitás és áramlási mintázat elemzése

5.3.1.1 Áramlási vizsgálati módszer pre-nyíró és tixotropikus gyűrű nélkül tixotropia

Az áramlási vizsgálati módszer alkalmazásával a nyírás előtti és a tixotropikus gyűrű tixotropikus módszerét vizsgálták a HPMC/HPS összetett oldat viszkozitását, amely különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítő HPS-vel rendelkezik.Az eredményeket az 5-1. Ábra mutatja.Az ábrából látható, hogy az összes minta viszkozitása csökkenő tendenciát mutat a nyírási sebesség növekedésével a nyíróerő hatására, amely bizonyos fokú nyíróvékonyodási jelenséget mutat.A legtöbb nagy koncentrációjú polimer oldat vagy olvadás erőteljes szétválasztást és molekuláris átrendeződést végez nyíró alatt, így ál-pooplasztikus folyadék viselkedést mutatva [305, 349, 350].A különböző hidroxipropil-szubsztitúciós fokú HPMC/HPS vegyület oldatok nyírási hígítási foka azonban eltérő.

5-1. Ábra Viscozitások Vs. A HPS/HPMC oldat nyírási sebessége eltérő hidropropil-helyettesítési fokú HPS-rel (a nyírás előtt

Az ábráról látható, hogy a tiszta HPS minta viszkozitása és nyírási hígítási foka nagyobb, mint a HPMC/HPS vegyület mintáé, míg a HPMC oldat nyírási hígítási foka a legalacsonyabb, elsősorban a HPS viszkozitása miatt. alacsony hőmérsékleten szignifikánsan magasabb, mint a HPMC.Ezenkívül az azonos vegyület arányú HPMC/HPS összetett oldat esetében a viszkozitás növekszik a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokral.Ennek oka az lehet, hogy a hidroxi -propilcsoportok hozzáadása a keményítőmolekulákban megszakítja az intermolekuláris hidrogénkötéseket, és így a keményítő granulátumok széteséséhez vezet.A hidroxi -propilezés szignifikánsan csökkentette a keményítő nyírási vékonyodási jelenségét, és a natív keményítő nyíróvékonyság jelensége volt a legnyilvánvalóbb.A hidroxi -propil -helyettesítési fok folyamatos növekedésével a HPS nyírási csökkentése fokozatosan csökkent.

Az összes mintában tixotropikus gyűrűk van a nyírófeszültség-nyírási sebesség görbén, jelezve, hogy az összes minta bizonyos fokú tixotropiával rendelkezik.A tixotropikus erőt a tixotropikus gyűrűs terület mérete képviseli.Minél több tixotropikus a minta [351].A mintaoldat N áramlási indexét és a viszkozitási koefficienst az Ostwald-de Waele Power törvény (lásd a (2-1) egyenletet) kiszámítható.

5-1. táblázat Az áramlási viselkedési index (n) és a folyadék konzisztencia indexe (K) növekvő sebességű és csökkenő sebességű folyamat során, valamint a HPS/HPMC oldat tixotrópiás hurokterülete eltérő hidropropil-helyettesítési fokú HPS-vel 25 °C-on

Az 5-1. Táblázat mutatja az N áramlási indexet, a viszkozitású koefficiens K és a HPMC/HPS összetett oldatok tixotropikus gyűrű területét, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítő HP-kkel, a nyírás és a nyírás csökkentésének folyamatában.A táblázatból látható, hogy az összes minta N áramlási indexe kevesebb, mint 1, ami azt jelzi, hogy az összes mintavételi oldat álpoplasztikus folyadék.Az azonos HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokú HPMC/HPS összetett rendszer esetében az N áramlási index növekszik a HPMC -tartalom növekedésével, jelezve, hogy a HPMC hozzáadása miatt az összetett megoldás erősebb newtoni folyadékjellemzőket mutat.A HPMC -tartalom növekedésével azonban a V viszkozitási együttható folyamatosan csökkent, jelezve, hogy a HPMC hozzáadása csökkentette a vegyület oldat viszkozitását, mivel a V viszkozitási együttható arányos volt a viszkozitással.A növekvő nyírási stádiumban a különböző hidroxi -propil -szubsztitúciós fokokkal rendelkező tiszta HP -k N értéke és k értéke mind a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökkent, jelezve, hogy a hidroxi -propilációs módosítás javíthatja a keményítő pszeudoplaszticitását és csökkentheti a mereménység oldatok viszkozitását.Éppen ellenkezőleg, az N értéke növekszik a szubsztitúciós fok növekedésével a csökkenő nyírási szakaszban, jelezve, hogy a hidroxi-propiláció javítja az oldat newtoni folyadék viselkedését a nagysebességű nyírás után.A HPMC/HPS vegyület rendszer N értékét és k értékét mind a HPS hidroxi -propilációja, mind a HPMC befolyásolta, amelyek együttes hatásuk eredményei voltak.A növekvő nyírási stádiumhoz képest a csökkenő nyírási szakaszban szereplő összes minta N-értéke nagyobb lett, míg a K-értékek kisebbek lettek, jelezve, hogy a vegyület oldat viszkozitása csökkent a nagysebességű nyírás után, és a Fokozódtak az összetett oldat newtoni folyadék viselkedése..

A tixotropikus gyűrű területe csökkent a HPMC -tartalom növekedésével, jelezve, hogy a HPMC hozzáadása csökkentette a vegyület oldat tixotropiáját és javította annak stabilitását.Az azonos összetett arányú HPMC/HPS összetett oldat esetében a tixotropikus gyűrű területe csökken a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának növekedésével, jelezve, hogy a hidroxi -propiláció javítja a HPS stabilitását.

5.3.1.2 Nyírási módszer előre vágással és háromlépcsős tixotropikus módszerrel

A HPMC/HPS vegyület oldat viszkozitás-változásának vizsgálatára előnyírásos módszert alkalmaztunk különböző fokú hidroxi-propil szubsztitúciós HPS nyírási sebességgel.Az eredményeket az 5-2. Ábra mutatja.Az ábrából látható, hogy a HPMC -oldat szinte nincs nyírási vékonyodása, míg a többi minta nyírási vékonyodást mutat.Ez összhangban áll a nyírási módszerrel elért eredményekkel, a nyírás előtt.Az ábrából azt is látható, hogy alacsony nyírási sebességnél a nagyon hidroxi -propil helyettesített minta fennsíkot mutat.

5-2. Ábra Viscozitások és a HPS/HPMC oldat nyírási sebessége, különböző hidropropil-helyettesítési fokú HPS (előzetes nyírással)

Az illesztéssel kapott nulla nyírási viszkozitás (H0), áramlási index (N) és viszkozitási együtthatót (K) az 5-2. Táblázat mutatja.A táblázatból láthatjuk, hogy a tiszta HPS-minták esetében a mindkét módszerrel kapott N-értékek a helyettesítés mértékével növekszenek, jelezve, hogy a keményítőoldat szilárdszerű viselkedése csökken, amikor a helyettesítés mértéke növekszik.A HPMC-tartalom növekedésével az N értékek mindegyike lefelé mutató tendenciát mutatott, jelezve, hogy a HPMC csökkentette a megoldás szilárdszerű viselkedését.Ez azt mutatja, hogy a két módszer kvalitatív elemzési eredményei következetesek.

Összehasonlítva az ugyanazon mintára kapott adatok különböző vizsgálati módszerek mellett, kiderült, hogy az előzetes nyilatkozat után kapott N értéke mindig nagyobb, mint a felírás előtti módszer által kapott módszer, amely azt jelzi, hogy a Pre-vel kapott kompozit rendszer -A nyilatkozat egy szilárdszerű, a viselkedés alacsonyabb, mint a módszerrel, amelyet előzetes nyilatkozat nélkül mért.Ennek oka az, hogy a teszt során nyírás előtti végső eredmény valójában a nyírási sebesség és a nyírási idő együttes hatása, míg a nyírással végzett vizsgálati módszer először egy bizonyos ideig kiküszöböli a tixotropikus hatást. idő.Ezért ez a módszer pontosabban meghatározhatja a nyírók elvékonyodási jelenségét és az összetett rendszer áramlási jellemzőit.

A táblázatból azt is láthatjuk, hogy ugyanazon összetett arányhoz (5: 5) az összetett rendszer N értéke közel 1, és az előzetes nyírott N növekszik a hidroxi-propil-helyettesítés mértékével, amely azt mutatja, hogy a HPMC IS IS Az összetett rendszer folyamatos fázisa és a HPMC erősebb hatással van az alacsony hidroxi-propil-helyettesítési fokú keményítőmintákra, ami összhangban van azzal az eredményekkel, hogy az N érték növekszik a szubsztitúciós fok növekedésével anélkül, hogy az ellenkezője előzetes nyírást jelent.A két módszerben a különböző fokú szubsztitúciós összetett rendszerek K értékei hasonlóak, és nincs különösebben nyilvánvaló tendencia, míg a nulla nyírási viszkozitás egyértelmű lefelé mutató tendenciát mutat, mivel a nulla nyírási viszkozitás független a nyírástól mérték.A belső viszkozitás pontosan tükrözheti magának az anyagnak a tulajdonságait.

5-3. ábra A HPS/HPMC keverék oldat három intervallumú tixotrópiája a HPS különböző hidropropil-szubsztitúciós fokával

A háromlépcsős tixotropikus módszert alkalmaztuk a hidroxi-propil-keményítő hidroxi-propil-szubsztitúciójának különböző fokának a vegyületrendszer tixotropikus tulajdonságaira gyakorolt ​​hatására.Az 5-3. Ábrán látható, hogy az alacsony nyírási stádiumban az oldat viszkozitása csökken a HPMC-tartalom növekedésével, és csökken a szubsztitúciós fok növekedésével, ami összhangban áll a nulla nyíró viszkozitás törvényével.

A szerkezeti visszanyerés mértékét a különböző idő után a helyreállítási szakaszban a viszkozitás -visszanyerési sebesség DSR -vel fejezi ki, és a számítási módszert a 2.3.2 -ben mutatjuk be.Az 5-2. Táblázatból látható, hogy ugyanabban a gyógyulási időn belül a tiszta HPS DSR szignifikánsan alacsonyabb, mint a tiszta HPMCé, ami elsősorban azért van, mert a HPMC molekula merev lánc, és relaxációs ideje rövid, és rövid A szerkezet rövid idő alatt helyreállítható.visszaszerez.Míg a HPS rugalmas lánc, a relaxációs ideje hosszú, és a szerkezet helyreállítása hosszú időt vesz igénybe.A szubsztitúciós fok növekedésével a tiszta HPS DSR csökken a szubsztitúciós fok növekedésével, jelezve, hogy a hidroxi -propiláció javítja a keményítő molekuláris láncának rugalmasságát, és hosszabbá teszi a HPS relaxációs idejét.Az összetett oldat DSR -je alacsonyabb, mint a tiszta HP -k és a tiszta HPMC minták, de a HPS -hidroxi -propil helyettesítési fokának növekedésével növekszik az összetett minta DSR -j A HPS hidroxi -propil -helyettesítésének növekedése.Csökken a radikális helyettesítés növekedésével, ami összhangban áll az eredményekkel a nyilatkozat előtti.

5-2. Táblázat nulla nyírási viszkozitás (H0), áramlási viselkedés index (N), folyadékkonzisztencia-index (K) A növekvő sebesség és a szerkezet visszanyerésének foka (DSR) egy bizonyos helyreállítási idő után a HPS/HPMC oldathoz, eltérő hidropropiltal HPS helyettesítési foka 25 ° C -on

Összefoglalva: az egyensúlyi állapotú teszt előadás előtti és a tixotropikus gyűrű tixotropia-tesztje kvalitatív módon elemezheti a nagy teljesítménybeli különbségekkel rendelkező mintákat, de a különböző HPS-hidroxi-propil-helyettesítési fokokkal rendelkező vegyületek esetében a megoldás kutatási eredményei ellentétesek. A valós eredmények, mivel a mért adatok a nyírási sebesség és a nyírási idő befolyásának átfogó eredményei, és nem tudják valóban tükrözni az egyetlen változó befolyását.

5.3.2 Lineáris viszkoelasztikus régió

Közismert, hogy a hidrogélek esetében a G 'tárolási modulust a tényleges molekuláris láncok keménysége, szilárdsága és száma határozza meg, és a G ′ ′ veszteségmodulust a kis molekulák és a funkcionális csoportok migrációja, mozgása és súrlódása határozza meg. .Ezt a súrlódási energiafogyasztás, például a rezgés és a forgás határozza meg.A G′ tárolási modulus és a G″ veszteségi modulus metszéspontjának létezési jele (azaz tan δ = 1).Az oldatból a gélbe való átmenetet gélpontnak nevezzük.A G ′ és a G ″ veszteségi modulust gyakran használják a gélesedési viselkedés, a gélhálózati struktúra képződési sebességének és szerkezeti tulajdonságainak tanulmányozására [352].Ezek tükrözhetik a belső szerkezetfejlődést és a molekuláris szerkezetet is a gélhálózati struktúra kialakulása során.interakció [353].

Az 5-4. ábra különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciós HPS-t tartalmazó HPMC/HPS vegyület oldatok alakváltozási görbéit mutatja 1 Hz-es frekvencián és 0,01%-100%-os deformációs tartományban.Az ábrán látható, hogy az alsó deformációs területen (0,01-1%) a HPMC kivételével minden minta G′ > G″, ami gél állapotot mutat.A HPMC esetében G′ a teljes alakban van. A változó tartomány mindig kisebb, mint G”, ami azt jelzi, hogy a HPMC oldat állapotban van.Ezenkívül a különböző minták viszkoelaszticitásának deformációfüggése eltérő.A G80-as mintánál a viszkoelaszticitás frekvenciafüggése szembetűnőbb: 0,3%-nál nagyobb alakváltozásnál látható, hogy G' fokozatosan csökken, amit G” jelentős növekedése kísér.növekedése, valamint a tan δ jelentős növekedése;és metszik egymást, ha a deformáció mértéke 1,7%, ami azt jelzi, hogy a G80 gélhálózati szerkezete súlyosan sérült, miután az alakváltozás mértéke meghaladja az 1,7%-ot, és oldatos állapotban van.

5-4.

5-5. ábra Tan δ vs. törzs a HPMC/HPS keverék oldathoz a HPS eltérő hidropropil-szubsztitúciós fokával

Az ábrából látható, hogy a tiszta HPS lineáris viszkoelasztikus régiója nyilvánvalóan szűkül a hidroxi -propil -helyettesítési fok csökkenésével.Más szavakkal, mivel a szubsztitúció HPS -hidroxi -propil -foka növekszik, a tan δ görbe szignifikáns változásai általában a magasabb deformációs mennyiségben jelennek meg.Különösen a G80 lineáris viszkoelasztikus régiója a legszűkebb a minták közül.Ezért a G80 lineáris viszkoelasztikus régióját használják a meghatározáshoz

Az alakváltozási változó értékének meghatározásának kritériumai a következő vizsgálatsorozatban.Az azonos összetett arányú HPMC/HPS összetett rendszer esetében a lineáris viszkoelasztikus régió szintén szűkíti a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának csökkenését, de a hidroxi -propil -helyettesítési fok csökkenő hatása a lineáris viszkoelasztikus régióra nem olyan nyilvánvaló.

5.3.3 Viskoelasztikus tulajdonságok fűtés és hűtés közben

A különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciójú HPMC/HPS vegyület oldatok dinamikus viszkoelasztikus tulajdonságait az 5-6. ábra mutatja.Amint az ábrán látható, a HPMC négy szakaszt mutat a melegítési folyamat során: egy kezdeti platórégiót, két szerkezetképző szakaszt és egy végső plató régiót.A kezdeti platóstádiumban, G′ < G″, a G′ és G″ értékei kicsik, és a hőmérséklet emelkedésével enyhén csökkennek, ami a folyadék szokásos viszkoelasztikus viselkedését mutatja.A HPMC termikus gélesedésének két különálló szakasza van a szerkezet kialakulásának, amelyeket a G' és G' metszéspontja határol (vagyis az oldat-gél átmeneti pont, 49 °C körül), ami összhangban van a korábbi jelentésekkel.Konzisztens [160, 354].Magas hőmérsékleten, a hidrofób asszociáció és a hidrofil asszociáció miatt a HPMC fokozatosan képezi a hálózat közötti struktúrát [344, 355, 356].A farok fennsíkjának régiójában a G 'és G ″ értékei magasak, ami azt jelzi, hogy a HPMC gélhálózati struktúra teljesen kialakul.

A HPMC e négy szakasza egymás után, fordított sorrendben jelenik meg, ahogy a hőmérséklet csökken.A G′ és G″ metszéspontja a hűtési szakaszban körülbelül 32 °C-on az alacsony hőmérsékletű tartományba tolódik el, ami a hiszterézis [208] vagy a lánc alacsony hőmérsékleten jelentkező kondenzációs hatása [355] következménye lehet.A HPMC-hez hasonlóan más minták a melegítési folyamat során Négy szakaszból áll, és a reverzibilis jelenség a hűtési folyamat során jelentkezik.Az ábrából azonban látható, hogy a G80 és az A939 egyszerűsített eljárást mutat, a G 'és a G ”közötti kereszteződés nélkül, és a G80 görbe még nem is jelenik meg.A platform területe a hátsó részén.

A tiszta HPS esetében a hidroxipropil-szubsztitúció magasabb foka eltolhatja a gélképződés kezdeti és végső hőmérsékletét, különösen a kezdeti hőmérsékletet, amely 61 °C a G80, A939 és A1081 esetében., 62 ° C és 54 ° C.Ezenkívül az azonos keverési arányú HPMC/HPS mintáknál a helyettesítés mértékének növekedésével a G′ és a G″ értéke egyaránt csökken, ami összhangban van a korábbi vizsgálatok eredményeivel [357, 358].A helyettesítés mértékének növekedésével a gél textúrája puhává válik.Ezért a hidroxipropilezés megbontja a natív keményítő rendezett szerkezetét és javítja annak hidrofilitását [343].

A HPMC/HPS összetett minták esetében mind a G ', mind a G ″ a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökkent, ami összhangban volt a tiszta HPS eredményeivel.Sőt, a HPMC hozzáadásával a helyettesítési fok szignifikáns hatással volt a G ′ -re, a G -vel való hatás kevésbé kiejthető.

Az összes HPMC/HPS kompozit minta viszkoelasztikus görbéi ugyanazt a tendenciát mutatták, ami alacsony hőmérsékleten HPS-nek, magas hőmérsékleten pedig HPMC-nek felel meg.Más szóval, alacsony hőmérsékleten a HPS uralja az összetett rendszer viszkoelasztikus tulajdonságait, míg magas hőmérsékleten a HPMC határozza meg az összetett rendszer viszkoelasztikus tulajdonságait.Ez az eredmény elsősorban a HPMC -nek tulajdonítható.Különösen a HPS egy hideg gél, amely fűtéskor a gélállapotról oldat állapotára változik;Éppen ellenkezőleg, a HPMC egy forró gél, amely fokozatosan növeli a hőmérsékleti hálózati struktúrát.A HPMC/HPS vegyületrendszernél alacsony hőmérsékleten a vegyületrendszer gél tulajdonságaihoz elsősorban a HPS hideggél járul hozzá, magas hőmérsékleten, meleg hőmérsékleten pedig a HPMC gélesedése dominál a vegyületrendszerben.

5-6. ábra Tárolási modulus (G′), veszteségi modulus (G″) és tan δ vs. hőmérséklet a HPS/HPMC keverék oldathoz a HPS eltérő hidroipropil-helyettesítési fokával

A HPMC/HPS kompozit rendszer modulusa, amint az várható volt, a tiszta HPMC és a tiszta HPS moduljai között van.Ezenkívül a komplex rendszer G '> G ″ -et mutat a teljes hőmérsékleti szkennelési tartományban, ami azt jelzi, hogy mind a HPMC, mind a HPS intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhet a vízmolekulákkal, és intermolekuláris hidrogénkötéseket is képezhetnek egymással.Ezenkívül a veszteségi faktor görbén az összes komplex rendszernek kb. 45 ° C -on van, jelezve, hogy a folyamatos fázisátmenet a komplex rendszerben történt.Ezt a fázisátmenetet a következő 5.3.6 -ban tárgyaljuk.Folytassa a vitát.

5.3.4 A hőmérséklet hatása az összetett viszkozitásra

A hőmérsékletnek az anyagok reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának megértése fontos, mivel a feldolgozás és a tárolás során előfordulhat [359, 360].5 ° C-85 ° C tartományban a hőmérséklet hatása a HPM/HPS vegyület oldatok komplex viszkozitására, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési HPS-vel.Az 5-7. Ábra (a) ábrán látható, hogy a tiszta HPS komplex viszkozitása jelentősen csökken a hőmérséklet növekedésével;A tiszta HPMC viszkozitása a hőmérséklet növekedésével kissé csökken a kezdetről 45 ° C -ra.javítani.

Az összes összetett minta viszkozitási görbéi hasonló tendenciákat mutattak a hőmérsékleten, először a hőmérséklet növekedésével, majd a hőmérséklet növekedésével.Ezenkívül az összetett minták viszkozitása közelebb áll a HP -khez alacsony hőmérsékleten és közelebb a HPMC -hez magas hőmérsékleten.Ez az eredmény mind a HPMC, mind a HPS sajátos gélesedési viselkedéséhez is kapcsolódik.Az összetett minta viszkozitási görbéje gyors átmenetet mutatott 45 ° C -on, valószínűleg a HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmenetének köszönhetően.Érdemes azonban megjegyezni, hogy a G80/HPMC 5: 5 összetett minta viszkozitása magas hőmérsékleten magasabb, mint a tiszta HPMC -nél, ami elsősorban a G80 magas hőmérsékleten magasabb belső viszkozitásának köszönhető [361].Ugyanezen összetett arány mellett az összetett rendszer összetett viszkozitása csökken a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével.Ezért a hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákba az intramolekuláris hidrogénkötések törését eredményezheti a keményítőmolekulákban.

5-7. Ábra Komplex viszkozitással szemben a HPS/HPMC keverékek hőmérséklete a HPS különböző hidroypropil-helyettesítési fokával

A hőmérsékletnek a HPMC/HPS összetett rendszer komplex viszkozitására gyakorolt ​​hatása megfelel az Arrhenius kapcsolatnak egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül, és a komplex viszkozitásnak exponenciális kapcsolata van a hőmérséklettel.Az Arrhenius egyenlet a következő:

Közülük η* a komplex viszkozitás, Pa S;

A egy állandó, pa s;

T az abszolút hőmérséklet, k;

R a gázállandó, 8,3144 J · mol - 1 · k - 1;

E az aktivációs energia, J · mol - 1.

Az (5-3) képlet szerint illesztve a vegyület rendszer viszkozitási-hőmérsékleti görbéjét két részre lehet osztani a tan δ csúcs szerint 45 ° C-on;Az vegyes rendszert 5 ° C-45 ° C-on és 45 ° C-85 ° -on.Az E aktivációs energia kiszámított értékei −174 kJ · mol - 1 és 124 kJ · mol - 1 között vannak, és az A állandó értékei 6,24 × 10–11 pa · s és 1,99 × 1028 pa · s között vannak.Az illesztési tartományon belül az illesztett korrelációs együtthatók magasabbak voltak (R2 = 0,9071 –0,9892), a G80/HPMC minta kivételével.A G80/HPMC minta alacsonyabb korrelációs együttható (R2 = 0,4435) 45 ° C - 85 ° C hőmérsékleti tartományban, ami a G80 eredendően magasabb keménységének és gyorsabb súlyának köszönhető, mint a többi HPS kristályosodási sebességhez képest [ 362].Ez a G80 tulajdonsága miatt valószínűbb, hogy nem homogén vegyületeket képez, ha HPMC-vel keverik.

5 ° C - 45 ° C hőmérsékleti tartományban a HPMC/HPS kompozit minta E -értéke valamivel alacsonyabb, mint a tiszta HP -ké, ami a HPS és a HPMC közötti kölcsönhatásnak köszönhető.Csökkentse a viszkozitás hőmérsékleti függőségét.A tiszta HPMC E -értéke magasabb, mint a többi mintaé.Az összes keményítőtartalmú minta aktiválási energiája alacsony pozitív érték volt, ami azt jelzi, hogy alacsonyabb hőmérsékleten a viszkozitás csökkenése a hőmérsékleten kevésbé volt kiejtve, és a készítmények keményítőszerű textúrát mutattak.

5-3. Táblázat Arrhenius egyenlet paraméterek (E: Aktivációs energia; A: állandó; R 2: meghatározási együttható) az (1) egyenletből a HPS/HPMC keverékekhez, különböző fokú HPS hidroxi-propilációval

A magasabb hőmérsékleti tartományban azonban 45 ° C - 85 ° C, az E érték kvalitatív módon megváltozott a tiszta HPS és a HPMC/HPS kompozit minták között, és a tiszta HPSS E -értéke 45,6 kJ · mol - 1 volt - a tartományban. 124 kJ · mol -1, a komplexek E értékei -3,77 kJ · mol -1–72,2 kJ · mol -1 tartományban vannak.Ez a változás bemutatja a HPMC erős hatását a komplex rendszer aktiválási energiájára, mivel a tiszta HPMC E értéke -174 kJ mol -1.A tiszta HPMC és az összetett rendszer E értékei negatívak, ami azt jelzi, hogy magasabb hőmérsékleten a viszkozitás növekszik a hőmérséklet növekedésével, és a vegyület HPMC-szerű viselkedés textúráját mutatja.

A HPMC és a HPS hatása a HPMC/HPS összetett rendszerek komplex viszkozitására magas hőmérsékleten és alacsony hőmérsékleten összhangban áll a megvitatott viszkoelasztikus tulajdonságokkal.

5.3.5 Dinamikus mechanikai tulajdonságok

Az 5-8. Ábra a HPC/HPS összetett oldatok 5 ° C-on mutató frekvenciásseplési görbéket mutatja, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési oldatokkal.Az ábrából látható, hogy a tiszta HPS tipikus szilárdszerű viselkedést mutat (G ′> G ″), míg a HPMC folyadékszerű viselkedés (G '

A tiszta HPMC -k egyértelmű frekvenciafüggést mutatnak, amelyet a tiszta HPS mintákban nehéz látni.Ahogy az várható volt, a HPMC/HPS komplex rendszer bizonyos fokú frekvenciafüggést mutatott.Az összes HPS-tartalmú minta esetében az N ′ mindig alacsonyabb, mint az N ″, és a G ″ erősebb frekvenciefüggést mutat, mint a G ', jelezve, hogy ezek a minták rugalmasabbak, mint a viszkózusok [352, 359, 363].Ezért az összetett minták teljesítményét elsősorban a HPS határozza meg, ami elsősorban azért van, mert a HPMC alacsony hőmérsékleten alacsony viszkozitási oldatot mutat.

Az 5-4. Táblázat N ′, N ″, G0 ′ és G0 ″ HPS/HPMC-hez, különböző hidropropil szubsztitúciós HPS-fokon 5 ° C-on, az EQS-től meghatározva.(5-1) és (5-2)

5-8. Ábra Tárolási modulus (G ') és veszteségmodulus (G ″), szemben a HPS/HPMC keverékek frekvenciájával a HPS különböző hidroypropil-helyettesítési fokával 5 ° C-on

A tiszta HPMC -k egyértelmű frekvenciafüggést mutatnak, amelyet a tiszta HPS mintákban nehéz látni.A HPMC/HPS komplex várhatóan a ligandumrendszer bizonyos fokú frekvenciefüggést mutatott.Az összes HPS-tartalmú minta esetében az N ′ mindig alacsonyabb, mint az N ″, és a G ″ erősebb frekvenciefüggést mutat, mint a G ', jelezve, hogy ezek a minták rugalmasabbak, mint a viszkózusok [352, 359, 363].Ezért az összetett minták teljesítményét elsősorban a HPS határozza meg, ami elsősorban azért van, mert a HPMC alacsony hőmérsékleten alacsony viszkozitási oldatot mutat.

Az 5-9. Ábra mutatja a HPC/HPS összetett oldatok frekvencia-seprési görbéit, különböző fokú hidroxi-propil-szubsztitúcióval, 85 ° C-on.Amint az az ábrán látható, az A1081 kivételével az összes többi HPS minta tipikus szilárdszerű viselkedést mutatott.Az A1081 esetében a G 'és G ”értékek nagyon közel vannak, és G' kissé kisebb, mint a G”, ami azt jelzi, hogy az A1081 folyadékként viselkedik.

Ennek oka az lehet, hogy az A1081 hideg gél, és magas hőmérsékleten gél-oldat-átmeneten megy keresztül.Másrészt, az azonos összetett arányú minták esetében az N ′, N ″, G0 ′ és G0 ″ értékek (5-5. Táblázat) mind csökkentek a hidroxi-propil-helyettesítési fok növekedésével, jelezve, hogy a hidroxi-propiláció csökkentette a szilárd anyagot. mint a keményítő viselkedése magas hőmérsékleten (85 ° C).Különösen a G80 N ′ és N ″ közelében van, erős szilárdszerű viselkedést mutatva;Ezzel szemben az A1081 N ′ és N ″ értékei közel 1 -hez vannak, erős folyadék viselkedést mutatva.Ezek az N 'és N ”értékek összhangban állnak a G' és G” adataival.Ezen túlmenően, amint az az 5-9. Ábrán látható, a hidroxi-propil-helyettesítés mértéke jelentősen javíthatja a HPS frekvenciafüggését magas hőmérsékleten.

5-9. Ábra Tároló modulus (G ') és veszteségi modulus (G ″), szemben a HPS/HPMC keverékek frekvenciájával a HPS különböző hidroypropil-helyettesítési fokával 85 ° C-on

Az 5-9. Ábra azt mutatja, hogy a HPMC tipikus szilárdszerű viselkedést mutat (G ′> G ″) 85 ° C-on, amelyet elsősorban a termogél tulajdonságainak tulajdonítanak.Ezenkívül a HPMC G ′ és G ″ frekvenciájától függően változik, a növekedés nem változott, jelezve, hogy nincs egyértelmű frekvenciefüggése.

A HPMC/HPS összetett rendszer esetében az N ′ és az N ″ értékek egyaránt 0-hoz vannak, és a G0 ′ szignifikánsan magasabb, mint a G0 (5-5. Táblázat), megerősítve annak szilárdszerű viselkedését.Másrészt, a magasabb hidroxi-propil-helyettesítés a HPS-t a szilárdszerű és a folyadékszerű viselkedésről, amely egy olyan jelenség, amely nem fordul elő az összetett oldatokban.Ezenkívül a HPMC -vel hozzáadott összetett rendszernél a frekvencia növekedésével mind a G ', mind a G ”viszonylag stabil maradtak, és az N' és N” értékei közel álltak a HPMC értékeihez.Mindezek az eredmények azt sugallják, hogy a HPMC dominál az összetett rendszer viszkoelaszticitásában, magas hőmérsékleten 85 ° C -on.

Az 5-5. Táblázat N ′, N ″, G0 ′ és G0 ″ HPS/HPMC esetén a HPS különböző hidropropil-helyettesítésével 85 ° C-on, az EQ-k alapján meghatározva.(5-1) és (5-2)

5.3.6 A HPMC/HPS kompozit rendszer morfológiája

A HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmenetét jódfestés optikai mikroszkóppal vizsgáltuk.A HPMC/HPS összetett rendszert, amelynek vegyület aránya 5: 5, 25 ° C -on, 45 ° C -on és 85 ° C -on teszteltük.Az alábbiakban a festett fénymikroszkóp képeket az 5-10. Ábra mutatja.Az ábrából látható, hogy a jódfestés után a HPS fázist sötétebb színűre festik, és a HPMC fázis világosabb színt mutat, mivel a jód nem festheti.Ezért a HPMC/HPS két fázisa egyértelműen megkülönböztethető.Magasabb hőmérsékleten növekszik a sötét régiók (HPS fázis) területe és a fényes régiók (HPMC fázis) területe csökken.Különösen 25 ° C -on a HPMC (élénk színű) a HPMC/HPS kompozit rendszer folyamatos fázisa, és a kis gömb alakú HPS fázis (sötét szín) diszpergálódik a HPMC folyamatos fázisban.Ezzel szemben 85 ° C -on a HPMC nagyon kicsi és szabálytalan alakú, diszpergált fázisúvá vált, amelyet a HPS folyamatos fázisában diszpergáltak.

5-8. Ábra A festett 1: 1 HPMC/HPS keverékek morfológiái 25 ° C-on, 45 ° C-on és 85 ° C-on

A hőmérséklet növekedésével a folyamatos fázis fázis morfológiájának átmeneti pontja van a HPMC -től a HP -ig a HPMC/HPS összetett rendszerben.Elméletileg ennek akkor kell fordulnia, amikor a HPMC és a HPS viszkozitása azonos vagy nagyon hasonló.Amint az az 5-10. Ábrán látható 45 ° C-os mikrográfiákból kitűnik, a tipikus „tengeri sziget” fázisdiagram nem jelenik meg, hanem egy együttes fázis megfigyelhető.Ez a megfigyelés megerősíti azt a tényt is, hogy a folyamatos fázis fázisátmenete előfordulhat a Tan δ csúcsán az eloszlás faktor-hőmérsékleti görbéjében, amelyet az 5.3.3-ban tárgyaltak.

Az ábrából azt is látható, hogy alacsony hőmérsékleten (25 ° C) a sötét HPS diszpergált fázis egyes részeinek bizonyos fokú élénk színű, ami azért lehet, mert a HPM fázis része a HPS fázisban létezik a HPS fázisban A diszpergált fázis formája.középső.Véletlenszerűen, magas hőmérsékleten (85 ° C), néhány kis sötét részecske eloszlik az élénk színű HPMC diszpergált fázisban, és ezek a kis sötét részecskék a folyamatos fázisú HPS.Ezek a megfigyelések azt sugallják, hogy a HPMC-HPS összetett rendszerben bizonyos fokú mezofázis létezik, ezáltal azt is jelzi, hogy a HPMC bizonyos kompatibilitással rendelkezik a HPS-vel.

5.3.7 A HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmenetének vázlatos diagramja

A polimer oldatok és a kompozit gélpontok klasszikus reológiai viselkedése alapján [216, 232], valamint a papírban tárgyalt komplexekkel való összehasonlítás alapján, a HPMC/HPS komplexek hőmérsékleti konstrukturális transzformációjának alapvető modellje, amint az a 2. ábrán látható, amint az ábrán látható. . 5-11.

5-11. Ábra A HPMC (A) szol-gél átmenetének vázlatos szerkezete;HPS (B);és HPMC/HPS (C)

A HPMC gél viselkedését és a kapcsolódó megoldás-gél átmeneti mechanizmusát sokat tanulmányozták [159, 160, 207, 208].Az egyik széles körben elfogadott, a HPMC láncok oldatban léteznek aggregált kötegek formájában.Ezeket a klasztereket összekapcsolják néhány szubsztituálatlan vagy takarékosan oldódó cellulózszerkezet becsomagolásával, és a sűrűn szubsztituált régiókhoz kapcsolódnak a metilcsoportok és a hidroxilcsoportok hidrofób aggregációjával.Alacsony hőmérsékleten a vízmolekulák ketrecszerű szerkezeteket képeznek a metil-hidrofób csoportokon kívül és a vízhéj-szerkezetek hidroxilcsoportokon kívüli vízhéj-szerkezeteket képeznek, megakadályozva a HPMC-t, hogy alacsony hőmérsékleten láncos hidrogénkötéseket képezzen.A hőmérséklet növekedésével a HPMC elnyeli az energiát, és ezek a víz ketrec és a vízhéj-szerkezetek megszakadnak, ami az oldat-gél átmenet kinetikája.A víz ketrec és a vízhéj megszakadása a metil- és hidroxi -propilcsoportokat a vizes környezetnek teszi ki, ami a szabad térfogat jelentős növekedését eredményezi.Magasabb hőmérsékleten a hidrofób csoportok hidrofób asszociációja és a hidrofil csoportok hidrofil asszociációja miatt a gél háromdimenziós hálózati szerkezete végül kialakul, amint azt az 5-11. Ábra (a) ábra mutatja.

A keményítő zselatinizációja után az amilóz a keményítő -granulátumokból feloldódik, hogy üreges, egyetlen spirális szerkezetet képezzen, amelyet folyamatosan megsebesítenek, és végül a véletlenszerű tekercsek állapotát mutatják be.Ez az egyshelix-szerkezet belső hidrofób üreget és külső hidrofil felületet képez.A keményítő sűrű szerkezete jobb stabilitással szolgálja [230-232].Ezért a HP -k léteznek változó véletlenszerű tekercsek formájában, néhány kinyújtott spirális szegmenssel vizes oldatban, magas hőmérsékleten.Ahogy a hőmérséklet csökken, a HPS és a vízmolekulák közötti hidrogénkötések megszakadnak, és a kötött víz elveszik.Végül háromdimenziós hálózati struktúrát képeznek a molekuláris láncok közötti hidrogénkötések képződése miatt, és gél képződik, amint azt az 5-11. Ábra (b) ábra mutatja.

Általában, amikor két nagyon eltérő viszkozitású komponens összetett, akkor a nagy viszkozitási komponens hajlamos diszpergált fázist képezni, és az alacsony viszkozitási komponens folyamatos fázisában diszpergálódik.Alacsony hőmérsékleten a HPMC viszkozitása szignifikánsan alacsonyabb, mint a HPSé.Ezért a HPMC folyamatos fázist képez, amely körülveszi a nagy viszkotikus HPS gélfázisát.A két fázis szélén a HPMC láncokon lévő hidroxilcsoportok elveszítik a kötött víz egy részét, és intermolekuláris hidrogénkötéseket képeznek a HPS molekuláris láncokkal.A fűtési folyamat során a HPS molekuláris láncok elegendő energia elnyelése miatt mozogtak, és hidrogénkötéseket képeztek vízmolekulákkal, ami a gélszerkezet megszakadását eredményezi.Ugyanakkor a HPMC-lánc víz ketrec szerkezetét és vízhéj-szerkezetét megsemmisítették, és fokozatosan megszakadt a hidrofil csoportok és a hidrofób klaszterek feltárása érdekében.Magas hőmérsékleten a HPMC gélhálózati struktúrát képez az intermolekuláris hidrogénkötések és a hidrofób asszociáció miatt, és így a véletlenszerű tekercsek HPS folyamatos fázisában diszpergálódott nagy fordulatszámú diszpergált fázisúvá válik, amint az az 5-11. Ábra (C) ábrán látható.Ezért a HPS és a HPMC uralta a kompozit gélek reológiai tulajdonságait, gél tulajdonságait és fázis morfológiáját alacsony és magas hőmérsékleten.

A hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákba megszakítja a belső rendezett intramolekuláris hidrogénkötés -szerkezetét, így a zselatinizált amilózmolekulák duzzadt és feszített állapotban vannak, ami növeli a molekulák tényleges hidratációs térfogatát, és gátolja a keményítőmolekulák hajlamát véletlenszerűen véletlenszerűen összefonódni, hogy véletlenszerűen összefonódjanak az összefonódáshoz. vizes oldatban [362].Ezért a hidroxi-propil terjedelmes és hidrofil tulajdonságai miatt az amilóz molekuláris láncok rekombinációja és a térhálósodási régiók képződése nehéz [233].Ezért a hőmérséklet csökkenésével a natív keményítőhöz viszonyítva a HPS hajlamos lazább és lágyabb gélhálózati struktúrát képezve.

A hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével a HPS -oldatban több nyújtott spirális fragmens van, amelyek a két fázis határán intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhetnek a HPMC molekuláris lánccal, ezáltal egységesebb szerkezetet képezve.Ezenkívül a hidroxi -propiláció csökkenti a keményítő viszkozitását, ami csökkenti a HPMC és a HPS viszkozitási különbségét a készítményben.Ezért a HPMC/HPS komplex rendszer fázisátmeneti pontja alacsony hőmérsékletre változik, a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével.Ezt megerősítheti a viszkozitás hirtelen változása az 5.3.4 -es rekonstituált minták hőmérsékletével.

5.4 FEJEZET ÖSSZEFOGLALÁS

Ebben a fejezetben HPMC/HPS összetett oldatokat készítettünk különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal, és a HPS -hidroxi -propil szubsztitúciós fokot a HPMC/HPS hideg- és meleg gél -összetett rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira gyakoroltuk.A HPMC/HPS hideg és forró gél kompozit rendszer fáziseloszlását jódfestés optikai mikroszkóp elemzéssel vizsgáltuk.A fő megállapítások a következők:

1. Szobahőmérsékleten a HPMC/HPS vegyület oldat viszkozitása és nyírása csökkent a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának növekedésével.Ennek oka elsősorban az, hogy a hidroxi -propilcsoport bevezetése a keményítő molekulába megsemmisíti annak intramolekuláris hidrogénkötési szerkezetét és javítja a keményítő hidrofilitását.
2. Szobahőmérsékleten a HPMC/HPS-vegyület oldatok K-néli nyírási viszkozitását, az N áramlási indexet és a viszkozitású k együtthatót mind a HPMC, mind a hidroxi-propiláció befolyásolja.A HPMC -tartalom növekedésével a nulla nyíró viszkozitás H0 csökken, az N áramlási index növekszik, és a viszkozitású K együttható csökken;A tiszta HP -k nulla nyírási viszkozitású H0, áramlási indexe és viszkozitású k együtthatója mind a hidroxil -rel növekszik a propil -helyettesítés mértékének növekedésével, ez kisebb lesz;Az összetett rendszer esetében azonban a nulla nyíró viszkozitás H0 csökken a szubsztitúció mértékének növekedésével, míg az N áramlási index és a viszkozitási állandó k a szubsztitúció mértékének növekedésével növekszik.
3. A nyírási módszer előtti nyírással és a háromlépcsős tixotropia pontosabban tükrözi a vegyület oldat viszkozitását, áramlási tulajdonságait és tixotropiáját.
4. A HPMC/HPS összetett rendszer lineáris viszkoelasztikus régiója keskeny a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának csökkenésével.
5. Ebben a hidegen forró gél-összetett rendszerben a HPMC és a HPS folyamatos fázisokat képezhet alacsony és magas hőmérsékleten.Ez a fázisszerkezet -változás jelentősen befolyásolhatja a komplex gél komplex viszkozitását, viszkoelasztikus tulajdonságait, frekvenciafüggőségét és gél tulajdonságait.
6. Diszpergált fázisként a HPMC és a HPS meghatározhatja a HPMC/HPS összetett rendszerek reológiai tulajdonságait és gél tulajdonságait magas és alacsony hőmérsékleten.A HPMC/HPS kompozit minták viszkoelasztikus görbéi alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten HPMC -vel összhangban voltak a HPS -vel.
7. A keményítőszerkezet kémiai módosításának különböző fokú módosítása szintén jelentős hatással volt a gél tulajdonságaira.Az eredmények azt mutatják, hogy a komplex viszkozitás, a tárolási modulus és a veszteségi modulus mind csökken a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével.Ezért a natív keményítő hidroxi -propilációja megzavarhatja a rendezett szerkezetét és növelheti a keményítő hidrofilitását, ami lágy gél textúrát eredményez.
8. A hidroxi-propiláció alacsony hőmérsékleten csökkentheti a keményítő oldatok szilárdszerű viselkedését és a folyadékszerű viselkedést magas hőmérsékleten.Alacsony hőmérsékleten az N ′ és N ″ értékei nagyobbra váltak a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével;Magas hőmérsékleten az N ′ és N ″ értékek kisebbek lettek a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának növekedésével.
9. Megállapítottuk a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezetének, reológiai tulajdonságainak és gél tulajdonságainak kapcsolatát.Mind az összetett rendszer viszkozitási görbéjének hirtelen változása, mind a veszteségi faktor görbében a Tan δ csúcs 45 ° C-on jelenik meg, ami összhangban áll a mikrográfban megfigyelt együttes fázis jelenséggel (45 ° C-on).

Összefoglalva: a HPMC/HPS hideg-forró gél kompozit rendszer speciális hőmérsékleten szabályozott fázis morfológiát és tulajdonságokat mutat.A keményítő és a cellulóz különféle kémiai módosításai révén a HPMC/HPS hideg és forró gél-összetett rendszer felhasználható a nagy értékű intelligens anyagok fejlesztésére és alkalmazására.

6. fejezet A HPS szubsztitúciós fokának hatása a HPMC/HPS kompozit membránok tulajdonságaira és a rendszer kompatibilitására

Az 5. fejezetből látható, hogy az összetevők kémiai szerkezetének megváltoztatása az összetett rendszerben meghatározza a reológiai tulajdonságok, a gél tulajdonságai és az összetett rendszer egyéb feldolgozási tulajdonságainak különbségét.Az általános teljesítménynek jelentős hatása van.

Ez a fejezet a komponensek kémiai szerkezetének a HPMC/HPS kompozit membrán mikroszerkezetére és makroszkopikus tulajdonságaira gyakorolt ​​hatására összpontosít.Az 5. fejezetnek a kompozit rendszer reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásával kombinálva a HPMC/HPS kompozit rendszer reológiai tulajdonságai meghatározzák a film tulajdonságai közötti kapcsolatot.

6.1 Anyagok és felszerelések

6.1.1 Fő kísérleti anyagok

6.1.2 Fő műszerek és berendezések

6.2 Kísérleti módszer

6.2.1 HPMC/HPS kompozit membránok készítése különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal

Az összetett oldat teljes koncentrációja 8% (tömeg/tömeg), a HPMC/HPS vegyület aránya 10: 0, 5: 5, 0:10, a lágyító 2,4% (tömeg/tömeg) polietilén -glikol, az ehető. A HPMC/HPS kompozit filmjét casting módszerrel készítettük.A specifikus előkészítési módszerhez lásd a 3.2.1 -et.

6.2.2 A HPMC/HPS kompozit membránok mikrodomén szerkezete különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal

6.2.2.1

A kis angyalröntgen-szórás (SAXS) a röntgennyaláb által okozott szórási jelenségre utal, amely a vizsgált mintát egy kis szögben, a röntgennyaláb közelében besugárzza.A nanoméretű elektronsűrűség-különbség alapján a szóró és a környező táptalaj között a kis szögű röntgen szórást általában használják a nanoméretű tartományban lévő szilárd, kolloid és folyékony polimer anyagok vizsgálatához.A széles látószögű röntgen diffrakciós technológiával összehasonlítva a SAXS nagyobb léptékű szerkezeti információkat szerezhet, amelyek felhasználhatók a polimer molekuláris láncok, a hosszú periódusos struktúrák konformációjának elemzésére, valamint a polimer komplex rendszerek fázisszerkezetének és fáziseloszlásának elemzésére .A Synchrotron röntgen fényforrás egy új típusú nagyteljesítményű fényforrás, amelynek előnyei vannak a nagy tisztaság, a magas polarizáció, a keskeny impulzus, a nagy fényerő és és pontosan.A mért anyag SAXS spektrumának elemzése kvalitatív módon elérheti az elektronfelhő sűrűségének egységességét, az egyfázisú elektronfelhő-sűrűség egységességét (pozitív eltérés a Porod-tól vagy a Debye-tételétől), és a kétfázisú interfész egyértelműségét (negatív eltérés a Porod-tól vagy Debye tétele).), a szóró ön-hasonlóság (függetlenül attól, hogy fraktál tulajdonságai vannak), a szóró diszpergálás (monodiszperzitás vagy a Guinier által meghatározott polidiszperzitás) és más információk, és a szóró fraktál dimenziója, a gyülekezési sugarat és az ismétlődő egységek átlagos rétegét is kvantitatív módon lehet beszerezni.Vastagság, átlagos méret, szóró térfogat -frakció, specifikus felület és egyéb paraméterek.

6.2.2.2 Tesztelési módszer

Az ausztrál Synchrotron Sugady Center-ben (Clayton, Victoria, Ausztrália) a világ előrehaladott harmadik generációs szinkrotron sugárforrását (Flux 1013 fotonok/S, 1.47 Å hullámhossz) használtuk a mikro-domén szerkezetének és az összetett egyéb kapcsolódó információk meghatározásához. film.A tesztminta kétdimenziós szórási mintáját a Pilatus 1M detektorral (169 × 172 μm terület, 172 × 172 μm pixel méretű) gyűjtöttük, és a mért minta 0,015

6.2.3 HPMC/HPS kompozit membránok termogravimetrikus elemzése, különböző fokú HPS -hidroxi -propil -helyettesítéssel

6.2.3.1 A termogravimetrikus elemzés alapelve

Ugyanaz, mint a 3.2.5.1

6.2.3.2 Tesztelési módszer

Lásd: 3.2.5.2

6.2.4 A HPMC/HPS kompozit filmek szakító tulajdonságai, különböző fokú HPS -hidroxi -propil -helyettesítéssel

6.2.4.1 A szakító tulajdonság elemzésének alapelve

Ugyanaz, mint a 3.2.6.1

6.2.4.2 Tesztelési módszer

Lásd: 3.2.6.2

Az ISO37 szabványt felhasználva súlyzó alakú splinekké vágják, teljes hossza 35 mm, a távolság a 12 mm-es jelölővonalak és a 2 mm szélesség között.Az összes tesztmintát 3 napnál hosszabb ideig kiegyensúlyoztuk 75% -os páratartalom mellett.

6.2.5 A HPMC/HPS kompozit membránok oxigén permeabilitása, különböző fokú HPS -hidroxi -propil -helyettesítéssel

6.2.5.1 Az oxigénpermeabilitás elemzésének alapelve

Ugyanaz, mint a 3.2.7.1

6.2.5.2 Vizsgálati módszer

Lásd: 3.2.7.2

6.3 Eredmények és megbeszélések

6.3.1 A HPMC/HPS kompozit filmek kristályszerkezet -elemzése különböző fokú HPS -hidroxi -propil -helyettesítést

A 6-1. Ábra a HPC/HPS kompozit filmek kis szögű röntgen-szórási spektrumait mutatja, különböző fokú HPS-hidroxi-propil-szubsztitúcióval.Az ábrából látható, hogy a Q> 0,3 Å (2θ> 40) viszonylag nagyméretű tartományban nyilvánvaló jellegzetes csúcsok jelennek meg az összes membránmintában.A tiszta komponensfilm röntgen szórási mintájából (6-1A. Ábra) a Pure HPMC erős röntgen-szórási jellemző csúcspontja 0,569 Å, jelezve, hogy a HPMC röntgen szórási csúcsával rendelkezik a széles szögben régió 7,70 (2θ > 50).A kristály jellemző csúcsok, jelezve, hogy a HPMC itt bizonyos kristályos szerkezetű.Mind a tiszta A939, mind az A1081 keményítőfilm-minták megkülönböztetett röntgen-szórási csúcsot mutattak 0,397 Å-nál, jelezve, hogy a HPS kristályos jellegzetes csúcsú az 5.30 széles látószögű régióban, amely megfelel a keményítő B-típusú kristályos csúcsának.Az ábrából egyértelműen látható, hogy az alacsony hidroxi -propil -helyettesítéssel rendelkező A939 nagyobb csúcsterülete van, mint az A1081, a magas szubsztitúcióval.Ennek oka elsősorban az, hogy a hidroxi-propilcsoport bevezetése a keményítő molekuláris láncba megszakítja a keményítőmolekulák eredeti rendezett szerkezetét, növeli az átrendezés és a keresztkötés nehézségét a keményítő molekuláris láncok között, és csökkenti a keményítő átkristályosításának mértékét.A hidroxi -propilcsoport szubsztitúciós fokának növekedésével a hidroxi -propilcsoport gátló hatása a keményítő -átkristályosításra nyilvánvalóbb.

A kompozit minták kis szögű röntgen szórási spektrumaiból látható (6-1b. Ábra), hogy a HPMC-HPS kompozit fóliák mindegyike nyilvánvaló jellemző csúcsokat mutatott 0,569 Å és 0,397 Å, amely megfelel a 7,70 HPMC kristálynak jellemző csúcsok, ill.A HPC/A939 kompozit film HPS kristályosodásának csúcsterülete szignifikánsan nagyobb, mint a HPMC/A1081 kompozit film.Az átrendeződést elnyomják, ami összhangban áll a HPS kristályosodási csúcsterületének variációjával, a tiszta komponensfilmekben a hidroxi -propil -helyettesítés mértékével.A HPMC -nek megfelelő kristályos csúcsterület 7,70 -nél a különböző fokú HPS -hidroxi -propil -szubsztitúcióval rendelkező kompozit membránoknál nem változott sokat.A tiszta komponensminták spektrumával összehasonlítva (5-1A. Ábra) a HPMC kristályosodási csúcsok és a HPS kristályosodási csúcsok területei a kompozit minták csökkentésére csökkentek, ami azt jelezte, hogy a kettő kombinációján keresztül mind a HPMC, mind a HPS hatékony lehet. A másik csoport.A film elválasztó anyagának átkristályosítási jelensége bizonyos gátló szerepet játszik.

6-1. Ábra A HPMC/HPS keverékfilmek SAXS spektrumai a HPS különféle hidroxi-propil-helyettesítési fokával

Összegezve, a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedése és a két komponens összetétele gátolhatja a HPMC/HPS kompozit membrán átkristályosodási jelenségét bizonyos mértékben.A HP-k hidroxi-propil-helyettesítési fokának növekedése elsősorban gátolta a HP-k átkristályosítását a kompozit membránban, míg a kétkomponensű vegyület bizonyos gátló szerepet játszott a HPS és a HPMC átkristályosításában a kompozit membránban.

6.3.2 A HPMC/HPS kompozit membránok önálló fraktálszerkezetének elemzése különböző HPS-hidroxi-propil-helyettesítési fokokkal

A poliszacharid-molekulák, például a keményítőmolekulák és a cellulózmolekulák átlagos lánchossza (R) 1000-1500 nm tartományban van, és q a 0,01-0,1 Å-1 tartományban van Porod képlet, a poliszacharid-filmminták láthatók a kis szögű röntgen szórási intenzitás és a szórási szög közötti kapcsolat:

Ezek közül I(q) a kisszögű röntgenszórási intenzitás;

q a szórási szög;

α a Porod-lejtő.

A Porod α lejtője a fraktálszerkezethez kapcsolódik.Ha α <3, akkor azt jelzi, hogy az anyagszerkezet viszonylag laza, akkor a szóró felülete sima, és tömeges fraktál és fraktál dimenziója d = α;Ha 3 <α <4, akkor azt jelzi, hogy az anyagszerkezet sűrű, és a szóró a felület durva, ami egy felületi fraktál, és a fraktál dimenziója d = 6 - α.

A 6-2. Ábra mutatja a HPMC/HPS kompozit membránok LNI (Q) -LNQ grafikonjait, különböző fokú HPS-hidroxi-propil-helyettesítést.Az ábrából látható, hogy az összes minta egy bizonyos tartományon belül egy önálló fraktálszerkezetet mutat be, és a Porod α lejtője kevesebb, mint 3, jelezve, hogy a kompozit film tömegfrakciót mutat, és a kompozit film felülete viszonylag viszonylag. sima.A HPMC/HPS kompozit membránok tömegfraktál méreteit különböző mértékű HPS hidroxipropil szubsztitúcióval a 6-1. táblázat mutatja be.

A 6-1. Táblázat a HPM/HPS kompozit membránok fraktál méretét mutatja, különböző fokú HPS-hidroxi-propil-szubsztitúcióval.A táblázatból látható, hogy a tiszta HPS -minták esetében az alacsony hidroxi -propil -vel helyettesített A939 fraktál dimenziója sokkal magasabb, mint az A1081, a magas hidroxi -propiltal helyettesített A1081é, ami azt jelzi, hogy a hidroxi -propil -helyettesítés fokának növekedésével a membránban, a membránban, a membránban, a membránban, a membránban, a membránban a membránban. Az ön-hasonló szerkezet sűrűsége jelentősen csökken.Ennek oka az, hogy a hidroxi-propilcsoportok bevezetése a keményítő molekuláris láncán szignifikánsan akadályozza a HPS szegmensek kölcsönös kötését, ami a film önálló szerkezetének sűrűségének csökkenését eredményezi.A hidrofil hidroxi -propilcsoportok intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhetnek a vízmolekulákkal, csökkentve a molekuláris szegmensek közötti kölcsönhatást;A nagyobb hidroxi-propilcsoportok korlátozzák a keményítő molekuláris szegmensek rekombinációját és térhálósodását, tehát a hidroxi-propil-helyettesítés növekvő fokával a HPS laza önálló szerkezetet képez.

A HPMC/A939 vegyületrendszer esetében a HPS fraktáldimenziója nagyobb, mint a HPMC-é, ami azért van, mert a keményítő átkristályosodik, és a molekulaláncok között rendezettebb szerkezet alakul ki, ami a membránban önhasonló szerkezethez vezet. .Nagy sűrűségű.Az összetett minta fraktáldimenziója kisebb, mint a két tiszta komponensé, mivel a kompaundálás révén a két komponens molekulaszegmenseinek egymáshoz való kötődését akadályozzák, így az önhasonló szerkezetek sűrűsége csökken.Ezzel szemben a HPMC/A1081 vegyületrendszerben a HPS fraktáldimenziója sokkal alacsonyabb, mint a HPMC-é.Ennek az az oka, hogy a hidroxi-propil-csoportok bevitele a keményítőmolekulákba jelentősen gátolja a keményítő átkristályosodását.A fa önhasonló szerkezete lazább.Ugyanakkor a HPMC/A1081 vegyületminta fraktáldimenziója magasabb, mint a tiszta HPS-é, ami szintén jelentősen eltér a HPMC/A939 vegyületrendszerétől.Az önhasonló szerkezet, a láncszerű HPMC molekulák bejuthatnak laza szerkezetének üregébe, ezáltal javítva a HPS önhasonló szerkezetének sűrűségét, ami egyben azt is jelzi, hogy a magas hidroxipropil-szubsztitúciójú HPS egységesebb komplexet képezhet az összekeverés után. HPMC-vel.összetevőket.A reológiai tulajdonságok adataiból látható, hogy a hidroxi-propilezés csökkentheti a keményítő viszkozitását, így a kompaundálás során csökken a két komponens viszkozitáskülönbsége a kompaundáló rendszerben, ami jobban elősegíti a homogén összetétel kialakulását. összetett.

6-2. ábra lnI(q)-lnq mintázatok és illesztési görbéi a HPMC/HPS keverékfilmekhez különböző HPS hidroxipropil-szubsztitúciós fokokkal

6-1. Táblázat A HPS/HPMC keverékfilmek fraktálszerkezetének paraméterei különféle hidroxi-propil-helyettesítési fokú HPS-rel

Az azonos összetett arányú kompozit membránok esetében a fraktál dimenzió szintén csökken a hidroxi -propilcsoport szubsztitúciós fokának növekedésével.A hidroxi -propil bevezetése a HPS molekulába csökkentheti a polimer szegmensek kölcsönös kötődését az összetett rendszerben, ezáltal csökkentve ezáltal a kompozit membrán sűrűségét;A magas hidroxi -propil -helyettesítéssel rendelkező HPS jobb kompatibilitással rendelkezik a HPMC -vel, könnyebben kialakítható egységes és sűrű vegyületet.Ezért a kompozit membránban az ön-hasonló szerkezet sűrűsége a HPS helyettesítési fokának növekedésével csökken, ami a HPS-hidroxi-propil helyettesítési fokának együttes hatása és a kompozit két komponens kompatibilitása eredménye a kompozitban. rendszer.

6.3.3 A HPMC/HPS kompozit filmek termikus stabilitási elemzése különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal

Termogravimetrikus analizátort használtunk a HPMC/HPS ehető kompozit filmek termikus stabilitásának tesztelésére, különböző fokú hidroxi -propil -helyettesítéssel.A 6-3. Ábra mutatja a termogravimetrikus görbét (TGA) és annak súlycsökkentési görbéjét (DTG), a különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési HPS-sel rendelkező kompozit filmekből.A 6-3. Ábra a) ábráján látható TGA görbéből látható, hogy a különféle HPS-hidroxi-propil-helyettesítési fokú kompozit membránminták.Két nyilvánvaló termogravimetrikus változási szakasz van a hőmérséklet növekedésével.Először is, van egy kis súlycsökkentési szakasz 30 ~ 180 ° C -on, amelyet elsősorban a poliszacharid makromolekula által adszorbeált víz illékonyodása okoz.300-450 °C-on nagy súlyvesztési fázis van, ami az igazi hőlebomlási fázis, amelyet főként a HPMC és a HPS termikus lebomlása okoz.Az ábráról az is látható, hogy a különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciójú HPS súlycsökkenési görbéi hasonlóak és jelentősen eltérnek a HPMC-éitől.A tiszta HPMC és a tiszta HPS minták két típusú súlycsökkentési görbéje között.

A 6-3(b) ábra DTG görbéiből látható, hogy a különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciójú tiszta HPS termikus lebomlási hőmérséklete nagyon közel van, az A939 és A081 minták termikus lebomlási csúcshőmérséklete pedig 310 °C. A tiszta HPMC minta termikus lebomlási csúcshőmérséklete szignifikánsan magasabb, mint a HPS-é, csúcshőmérséklete pedig 365 °C;A HPMC/HPS kompozit filmnek két hőlebomlási csúcsa van a DTG görbén, amelyek megfelelnek a HPS, illetve a HPMC hődegradációjának.Jellegzetes csúcsok, amelyek azt jelzik, hogy az 5:5 kompozit arányú kompozit rendszerben bizonyos fokú fázisszétválasztás van, ami összhangban van a 3. fejezetben az 5:5 kompozit arányú kompozit film hőlebomlási eredményeivel. . A HPMC/A939 kompozit filmminták termikus lebomlási csúcs hőmérséklete 302 ° C és 363 ° C volt;A HPMC/A1081 kompozit filmminták termikus lebomlási csúcs hőmérséklete 306 ° C és 363 ° C volt.A kompozit filmminták csúcshőmérsékleteit alacsonyabb hőmérsékletre toltuk, mint a tiszta komponensminták, ami azt jelezte, hogy a kompozit minták hőstabilitása csökkent.Az azonos összetett arányú minták esetében a hőbomlás csúcshőmérséklete a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökkent, jelezve, hogy a kompozit film termikus stabilitása csökkent a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével.Ennek oka az, hogy a hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákba csökkenti a molekuláris szegmensek közötti kölcsönhatást és gátolja a molekulák rendezett átrendeződését.Összhangban van az eredményekkel, hogy az ön-hasonló struktúrák sűrűsége csökken a hidroxi-propil-helyettesítés mértékének növekedésével.

6-3.

6.3.4 Mechanikai tulajdonságok A HPMC/HPS kompozit membránok elemzése különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal

6-5.

A különféle HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal rendelkező HPMC/HPS kompozit filmek szakító tulajdonságait mechanikus tulajdonság -elemzővel teszteltük 25 ° C -on és 75% relatív páratartalom mellett.A 6-5. Ábra mutatja a szünet (B) elasztikus modulusát, megnyúlását (B) és a különféle HPS-hidroxi-propil-helyettesítési kompozit filmek szakítószilárdságát (C).Az ábrából látható, hogy a HPMC/A1081 összetett rendszer esetében a HPS -tartalom növekedésével, a kompozit film elasztikus modulusával és szakítószilárdságával fokozatosan csökkent, és a szünetben a megnyúlás jelentősen megnőtt, ami összhangban volt a 3.3 -tal. 5 közepes és magas páratartalom.A különböző összetett arányokkal rendelkező kompozit membránok eredményei következetesek voltak.

A tiszta HPS membránok esetében mind az elasztikus modulus, mind a szakítószilárdság növekedett a HPS -hidroxi -propil szubsztitúciós fok csökkenésével, ami arra utal, hogy a hidroxi -propiláció csökkenti a kompozit membrán merevségét és javítja annak rugalmasságát.Ennek oka elsősorban az, hogy a hidroxi-propil-helyettesítési fok növekedésével a HPS hidrofilitása növekszik, és a membránszerkezet lágyabbá válik, ami összhangban áll azzal az eredményekkel, hogy a fraktál dimenziója csökken a szubsztitúciós fok növekedésével kis X- sugárszórási teszt.A szünetben a meghosszabbítás azonban csökken a HPS hidroxi -propilcsoport szubsztitúciós fokának csökkenésével, ami elsősorban azért van, mert a hidroxi -propilcsoport bevezetése a keményítő molekulába gátolhatja a keményítő átkristályosítását.Az eredmények összhangban állnak a növekedéssel és a csökkenéssel.

Az azonos vegyületarányú HPMC/HPS kompozit membránnál a membránanyag rugalmassági modulusa a HPS hidroxipropil helyettesítési fok csökkenésével nő, a szakítószilárdság és a szakadási nyúlás egyaránt csökken a helyettesítési fok csökkenésével.Érdemes megjegyezni, hogy a kompozit membránok mechanikai tulajdonságai teljesen eltérőek az összetett aránytól a HPS -hidroxi -propil -helyettesítés különböző fokával.Ennek oka elsősorban az, hogy a kompozit membrán mechanikai tulajdonságait nemcsak a membránszerkezet HPS szubsztitúciós foka befolyásolja, hanem az összetevők kompatibilitása is az összetett rendszerben.A HPS viszkozitása csökken a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével, kedvezőbb egységes vegyületet képezni az összetétel útján.

6.3.5 A HPMC/HPS kompozit membránok oxigénpermeabilitási elemzése különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal

Az oxigén által okozott oxidáció a kezdeti szakasz az élelmiszer -romlás sokféleképpen, így az ehető kompozit filmek bizonyos oxigéngáttulajdonságokkal javíthatják az élelmiszerek minőségét és meghosszabbíthatják az élelmiszer -eltartási időt [108, 364].Ezért a HPC/HPS kompozit membránok oxigénátviteli sebességét mértük különböző HPS-hidroxi-propil-szubsztitúciós fokokkal, és az eredményeket az 5-6. Ábra mutatja.Az ábrából látható, hogy az összes tiszta HPS membrán oxigénpermeabilitása sokkal alacsonyabb, mint a tiszta HPMC membránoké, jelezve, hogy a HPS membránok jobb oxigéngáttulajdonságokkal rendelkeznek, mint a HPMC membránok, ami összhangban áll az előző eredményekkel.A különböző fokú hidroxi -propil -helyettesítési HPS membránok esetében az oxigénátviteli sebesség növekszik a szubsztitúciós fok növekedésével, ami azt jelzi, hogy az a terület, ahol az oxigén átereszkedik a membrán anyagában.Ez összhangban van a kis szögű röntgen szórás mikroszerkezet-elemzésével, hogy a membrán szerkezete lazulbbá váljon a hidroxi-propil-helyettesítés mértékének növekedésével, így a membránban az oxigén permeációs csatornája nagyobb lesz, és a membrán oxigénje az oxigénben. átjárja A terület növekedésével az oxigénátbocsátási sebesség is fokozatosan növekszik.

6-6.

A különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal rendelkező kompozit membránok esetében az oxigénátviteli sebesség csökken a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével.Ennek oka elsősorban az, hogy az 5: 5-ös összetett rendszerben a HP-k diszpergált fázis formájában léteznek az alacsony viszkozitású HPMC folyamatos fázisban, és a HPS viszkozitása csökken a hidroxi-propil-helyettesítési fok növekedésével.Minél kisebb a viszkozitási különbség, annál inkább elősegíti a homogén vegyület képződését, annál kínosabb az oxigén -permeációs csatorna a membrán anyagában, és annál kisebb az oxigénátviteli sebesség.

6.4 Fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben HPMC/HPS ehető kompozit filmeket állítottunk elő különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciójú HPS és HPMC öntésével, valamint polietilénglikol lágyítóként történő hozzáadásával.A különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokozatok hatását a kompozit membrán kristályszerkezetére és mikrodomén szerkezetére szinkrotron sugárzás kisszögű röntgenszórásos technológiával vizsgáltuk.Termogravimetriás analizátorral, mechanikai tulajdonságvizsgálóval és oxigénpermeabilitás-vizsgálóval vizsgáltuk a különböző HPS hidroxipropil-szubsztitúciós fokozatok hatását a kompozit membránok hőstabilitására, mechanikai tulajdonságaira és oxigénáteresztő képességére, és ezek törvényszerűségeit.A fő megállapítások a következők:

1. A HPMC/HPS kompozit membrán esetében, amelynek azonos összetett aránya van, a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével a HPS -nek megfelelő kristályosodási csúcsterület csökken, míg A keményítő hidroxi -propilációja gátolhatja a keményítő átkristályosodását a kompozit filmben.
2. A HPMC és a HPS tiszta komponens membránjaival összehasonlítva a kompozit membránok HPS (5.30) és HPMC (7,70) kristályosodási csúcsterületei csökkennek, ami azt jelzi, hogy a kettő kombinációján keresztül mind a HPMC, mind a HPS hatékonyak lehetnek hatékonyan. az összetett membránok.Egy másik összetevő átkristályosodása bizonyos gátló szerepet játszik.
3. Az összes HPMC/HPS kompozit membrán önálló tömeg fraktál szerkezetét mutatta.Az azonos vegyület arányú kompozit membránok esetében a membrán anyag sűrűsége szignifikánsan csökkent a hidroxi -propil szubsztitúciós fok növekedésével;alacsony HPS hidroxipropil szubsztitúció A kompozit membrán anyag sűrűsége lényegesen kisebb, mint a két tiszta komponensű anyagé, míg a magas HPS hidroxipropil helyettesítési fokú kompozit membrán anyag sűrűsége nagyobb, mint a tiszta HPS membráné, ami kb. főként azért, mert a kompozit membránanyag sűrűségét egyidejűleg befolyásolja.A HPS hidroxipropilezés hatása a polimer szegmens kötődésének csökkentésére és a vegyületrendszer két komponense közötti kompatibilitásra.
4. A HPS hidroxipropilezése csökkentheti a HPMC/HPS kompozit filmek hőstabilitását, és a kompozit filmek hődegradációs csúcshőmérséklete az alacsony hőmérsékletű tartományba tolódik el a hidroxipropil szubsztitúció fokának növekedésével, ami azért van, mert a hidroxipropilcsoport a keményítőmolekulákban.A bevezetés csökkenti a molekuláris szegmensek közötti kölcsönhatást és gátolja a molekulák rendezett átrendeződését.
5. A tiszta HPS membrán elasztikus modulus és szakítószilárdsága csökkent a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével, miközben a szünetben meghosszabbítás növekedett.Ennek oka elsősorban az, hogy a hidroxi -propiláció gátolja a keményítő átkristályosítását, és a kompozit film lazább szerkezetet alkot.
6. A HPMC/HPS kompozit film rugalmassági modulusa a HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokának növekedésével csökkent, de a szakítószilárdság és a szakadási nyúlás nőtt, mivel a kompozit film mechanikai tulajdonságait nem befolyásolta a HPS hidroxipropil helyettesítési fok.A hatása mellett az összetett rendszer két komponensének kompatibilitása is befolyásolja.
7. A tiszta HPS oxigénáteresztő képessége a hidroxipropil szubsztitúció fokának növekedésével nő, mivel a hidroxipropilezés csökkenti a HPS amorf régiójának sűrűségét és növeli az oxigén áteresztő képességét a membránban;HPMC/HPS kompozit membrán Az oxigén permeabilitása a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökken, ami elsősorban azért van, mert a hiperhidroxi -propilált HP -k jobban kompatibilisek a HPMC -vel, ami a kompozit membránban az oxigén permeációs csatorna fokozott tortuozitásához vezet.Csökkentett oxigénáteresztő képesség.

A fenti kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a HPMC/HPS kompozit membránok makroszkopikus tulajdonságai, úgymint mechanikai tulajdonságai, termikus stabilitása és oxigénáteresztő képessége szorosan összefügg a belső kristályszerkezetükkel és amorf régiószerkezetükkel, amelyeket nem csak a HPS hidroxipropil-szubsztitúciója, hanem a hidroxipropil-szubsztitúció is befolyásol. a komplexum által is.A ligandumok kétkomponens kompatibilitásának befolyása.

Következtetés és kilátások

1. Következtetés

Ebben a cikkben a HPMC termikus gél és a hideggél HPS össze van keverve, és a HPMC/HPS hideg és meleg fordított gél vegyületrendszert hozták létre.Az oldatkoncentrációt, a keverési arányt és a nyíróhatást a vegyületrendszerre szisztematikusan tanulmányozzák a reológiai tulajdonságok, például a viszkozitás, a folyási index és a tixotrópia hatását, kombinálva a mechanikai tulajdonságokkal, a dinamikus termomechanikai tulajdonságokkal, az oxigénáteresztő képességgel, a fényáteresztő tulajdonságokkal és a hőstabilitással. öntési módszerrel készített kompozit filmek.Optikai mikroszkóppal tanulmányoztam a kompozit rendszer kompatibilitását, fázisátalakulását és fázismorfológiáját, valamint a HPMC/HPS mikroszerkezete és makroszkopikus tulajdonságai közötti összefüggést.A kompozitok tulajdonságainak szabályozására a HPMC/HPS kompozit rendszer fázisszerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával a HPMC/HPS kompozit rendszer makroszkopikus tulajdonságai és mikromorfológiai szerkezete közötti kapcsolat szerint.A különböző fokú kémiailag módosított HPS membránok reológiai tulajdonságaira, géltulajdonságaira, mikroszerkezetére és makroszkopikus tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának vizsgálatával tovább vizsgáltuk a HPMC/HPS hideg és meleg inverz gélrendszer mikroszerkezete és makroszkopikus tulajdonságai közötti összefüggést.A kettő kapcsolatát és egy fizikai modellt állítottunk fel a gélesedési mechanizmus és annak befolyásoló tényezőinek, valamint a vegyületrendszerben a hideg és meleg gél törvényeinek tisztázására.A vonatkozó tanulmányok a következő következtetéseket vonták le.

1. A HPMC/HPS vegyületrendszer keverési arányának megváltoztatása jelentősen javíthatja a HPMC reológiai tulajdonságait, például viszkozitását, folyékonyságát és tixotrópiáját alacsony hőmérsékleten.A reológiai tulajdonságok és az összetett rendszer mikroszerkezetének kapcsolatát tovább vizsgálták.A konkrét eredmények a következők:

(1) Alacsony hőmérsékleten az összetett rendszer egy folyamatos fázisú diszpergált „tengeri sziget” szerkezet, és a folyamatos fázisátmenet 4: 6-nál fordul elő, a HPMC/HPS összetett arány csökkenésével.Ha az összekeverési arány magas (több HPMC-tartalom), akkor az alacsony viszkozitású HPMC a folytonos fázis, a HPS pedig a diszpergált fázis.A HPMC/HPS összetett rendszer esetében, amikor az alacsony viszkózis komponens a folyamatos fázis, a nagy viszkotikai komponens a folyamatos fázis, a folyamatos fázis viszkozitás hozzájárulása az összetett rendszer viszkozitásához jelentősen eltér.Ha az alacsony viszkozitású HPMC a folyamatos fázis, akkor az összetett rendszer viszkozitása elsősorban a folyamatos fázisú viszkozitás hozzájárulását tükrözi;ha a nagy viszkozitású HPS a folytonos fázis, a HPMC diszpergált fázisként csökkenti a nagy viszkozitású HPS viszkozitását.hatás.A HPS-tartalom és az oldatkoncentráció növekedésével az összetett rendszerben az összetett rendszer viszkozitása és nyírási elvékonyodási jelensége fokozatosan növekedett, a folyékonyság csökkent, és az összetett rendszer szilárdszerű viselkedése fokozódott.A HPMC viszkozitását és tixotrópiáját a HPS-t tartalmazó készítmény kiegyensúlyozza.

(2) Az 5: 5 -es összetett rendszer esetében a HPMC és a HPS folyamatos fázisokat képezhet alacsony és magas hőmérsékleten.Ez a fázisszerkezet -változás jelentősen befolyásolhatja a komplex gél komplex viszkozitását, viszkoelasztikus tulajdonságait, frekvenciafüggőségét és gél tulajdonságait.Diszpergált fázisként a HPMC és a HPS meghatározhatja a HPMC/HPS összetett rendszerek reológiai tulajdonságait és gél tulajdonságait magas és alacsony hőmérsékleten.A HPMC/HPS kompozit minták viszkoelasztikus görbéi alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten HPMC -vel összhangban voltak a HPS -vel.

(3) Megállapítottam a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezete, reológiai tulajdonságai és géltulajdonságai közötti kapcsolatot.Mind az összetett rendszer viszkozitási görbéjének ugrásszerű változása, mind a veszteségi tényező görbéjének barna delta csúcsa 45 °C-on jelenik meg, ami összhangban van a mikroszkópos felvételen (45 °C-on) megfigyelt párhuzamos fázisjelenséggel.

1. Különböző keverési arányok és oldatkoncentrációk mellett készült kompozit membránok mikroszerkezetének és mechanikai tulajdonságainak, dinamikus termomechanikai tulajdonságainak, fényáteresztő képességének, oxigénáteresztő képességének és hőstabilitásának vizsgálatával, jódfestő optikai mikroszkópos technológiával kombinálva kutatás A fázismorfológia, fázisátalakulások és kompatibilitás. Megvizsgáltuk a komplexek számát, és megállapítottuk a mikroszerkezet és a komplexek makroszkopikus tulajdonságai közötti összefüggést.A konkrét eredmények a következők:

(1) A különböző keverési arányú kompozit filmek SEM-képein nincs nyilvánvaló kétfázisú interfész.A kompozit filmek többségének csak egy üvegátmeneti pontja van a DMA eredményekben, és a kompozit filmek többségének csak egy hőkomradációs csúcsát mutatják a DTG -görbén.Ezek együttesen azt jelzik, hogy a HPMC bizonyos kompatibilitással rendelkezik a HPS -vel.

(2) A relatív páratartalom jelentős hatással van a HPMC/HPS kompozit filmek mechanikai tulajdonságaira, hatásának mértéke a HPS tartalom növekedésével nő.Az alacsonyabb relatív páratartalom esetén a kompozit filmek rugalmas modulus és szakítószilárdsága növekedett a HPS -tartalom növekedésével, és a kompozit filmek szünetében a meghosszabbítás szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a tiszta komponensfilmeké.A relatív páratartalom növekedésével csökkent a kompozit film rugalmas modulus és szakítószilárdsága, és a szünetben meghosszabbítás jelentősen megnőtt, és a kompozit film mechanikai tulajdonságai és az összetett arány közötti kapcsolat teljesen ellentétes változási mintázatot mutatott másképp relatív páratartalom.A különböző összetett arányokkal rendelkező kompozit membránok mechanikai tulajdonságai metszéspontot mutatnak különböző relatív páratartalom mellett, amely lehetőséget kínál a termék teljesítményének optimalizálására a különböző alkalmazási követelmények szerint.

(3) Megállapítottuk a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezete, fázisátmenete, átláthatósága és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolatot.a.Az összetett rendszer átláthatóságának legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC fázisátmeneti pontjával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba és a szakítómodulus csökkenésének minimális pontjával.b.A Young modulusa és meghosszabbítása a szünetnél csökken az oldatkoncentráció növekedésével, amely okozati összefüggésben van a HPMC morfológiai változásával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba az összetett rendszerben.

(4) A HPS hozzáadása növeli az oxigénáteresztő csatorna kanyargósságát a kompozit membránban, jelentősen csökkenti a membrán oxigénáteresztő képességét, és javítja a HPMC membrán oxigénzáró teljesítményét.

1. A HPS kémiai módosításának a kompozit rendszer reológiai tulajdonságaira és a kompozit membrán, például a kristályszerkezet, az amorf régió szerkezete, a mechanikai tulajdonságok, az oxigén -permeabilitás és a hőstabilitás átfogó tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását vizsgáltuk.A konkrét eredmények a következők:

(1) A HPS hidroxi -propilezése csökkentheti a vegyület rendszer viszkozitását alacsony hőmérsékleten, javíthatja az összetett oldat folyékonyságát és csökkentheti a nyírási vékonyodás jelenségét;A HP-k hidroxi-propilációja szűkítheti a vegyületrendszer lineáris viszkoelasztikus régióját, csökkentheti a HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmeneti hőmérsékletét, és javíthatja az összetett rendszer szilárdszerű viselkedését alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten.

(2) A HPS hidroxipropilezése és a két komponens kompatibilitásának javítása jelentősen gátolhatja a keményítő átkristályosodását a membránban, és elősegítheti egy lazább önhasonló szerkezet kialakulását a kompozit membránban.A nagyméretű hidroxi-propil-csoportok bevitele a keményítő molekulaláncába korlátozza a HPS molekulaszegmensek kölcsönös kötődését és rendezett átrendeződését, ami a HPS lazább, önhasonló szerkezetének kialakulását eredményezi.A komplex rendszer esetében a hidroxipropil szubsztitúció mértékének növelése lehetővé teszi a láncszerű HPMC molekulák bejutását a HPS laza üreges régiójába, ami javítja a komplex rendszer kompatibilitását és javítja a HPS önhasonló szerkezetének sűrűségét.A vegyületrendszer kompatibilitása a hidroxi-propil-csoport szubsztitúciós fokának növekedésével nő, ami összhangban van a reológiai tulajdonságok eredményeivel.

(3) A makroszkopikus tulajdonságok, például a mechanikai tulajdonságok, a HPMC/HPS kompozit membrán termikus stabilitása és oxigénpermeabilitása szorosan kapcsolódnak a belső kristályos szerkezetéhez és az amorf régió szerkezetéhez.A két komponens kompatibilitásának két hatásának együttes hatása.

1. Az oldatkoncentráció, a HP-k hőmérsékleti és kémiai módosításának hatásainak tanulmányozásával megvitatták a HPMC/HPS hideghő-inverz gél-összetett rendszer gélesedési mechanizmusát.A konkrét eredmények a következők:

(1) A vegyületrendszerben kritikus koncentráció (8%) van, a kritikus koncentráció alatt, a HPMC és a HPS független molekulaláncokban és fázisrégiókban létezik;a kritikus koncentráció elérésekor a HPS fázis kondenzátumként képződik az oldatban.A gélközpont egy mikrogél szerkezet, amelyet HPMC molekulaláncok összefonódása köt össze;a kritikus koncentráció felett az összefonódás bonyolultabb és a kölcsönhatás erősebb, az oldat viselkedése a polimer olvadékéhoz hasonló.

(2) A komplex rendszernek van egy folyamatos fázisú átmeneti pontja a hőmérséklet változásával, ami összefügg a HPMC és a HPS gél viselkedésével a komplex rendszerben.Alacsony hőmérsékleten a HPMC viszkozitása lényegesen alacsonyabb, mint a HPS-é, így a HPMC folytonos fázist képez a nagy viszkozitású HPS gélfázis körül.A két fázis szélein a HPMC lánc hidroxilcsoportjai elveszítik kötővízük egy részét, és intermolekuláris hidrogénkötéseket képeznek a HPS molekulalánccal.A hevítési folyamat során a HPS molekulaláncok a kellő energia elnyelése miatt elmozdultak, és hidrogénkötéseket hoztak létre a vízmolekulákkal, ami a gélszerkezet felszakadását eredményezte.Ezzel egyidejűleg a HPMC láncokon lévő vízketrec és vízhéj struktúrák megsemmisültek, és fokozatosan felszakadtak, hogy hidrofil csoportokat és hidrofób klasztereket tárjanak fel.Magas hőmérsékleten a HPMC gélhálózati struktúrát hoz létre az intermolekuláris hidrogénkötések és a hidrofób asszociáció miatt, és így nagy viszkozitású diszpergált fázissá válik, amely a véletlen tekercsek HPS folytonos fázisában diszpergálódik.

(3) A HPS hidroxi-propil szubsztitúciós fokának növekedésével javul a HPMC/HPS vegyületrendszer kompatibilitása, és a fázisátalakulási hőmérséklet a vegyületrendszerben alacsony hőmérsékletre kerül.A hidroxipropil szubsztitúciós fok növekedésével a HPS oldatban több megnyúlt helikális fragmentum található, amelyek több intermolekuláris hidrogénkötést tudnak kialakítani a két fázis határán lévő HPMC molekulalánccal, így egységesebb szerkezetet alkotnak.A hidroxi-propilezés csökkenti a keményítő viszkozitását, így a HPMC és a HPS közötti viszkozitáskülönbség a vegyületben leszűkül, ami elősegíti a homogénebb vegyület képződését, és a két komponens közötti viszkozitáskülönbség minimális értéke az alacsonyra mozdul el. hőmérsékleti tartomány.

2. Innovációs pontok

1. Tervezze meg és készítse el a HPMC/HPS hideg és meleg fordított fázisú gélvegyületrendszert, és szisztematikusan tanulmányozza e rendszer egyedi reológiai tulajdonságait, különös tekintettel a vegyületoldat koncentrációjára, a vegyületarányra, a hőmérsékletre és az összetevők kémiai módosítására.Tovább vizsgáltuk a vegyületrendszer reológiai tulajdonságainak, géltulajdonságainak és kompatibilitásának befolyásoló törvényeit, valamint a vegyületrendszer fázismorfológiáját és fázisátalakulását, a jódfestő optikai mikroszkóp megfigyelésével, valamint a mikromorfológiai vizsgálatokkal. a vegyületrendszer szerkezetét megállapították- Reológiai tulajdonságok-gél tulajdonságai kapcsolat.Első alkalommal alkalmazták az Arrhenius modellt a hideg és meleg fordított fázisú kompozit gélek gélképződési törvényének illesztésére különböző hőmérsékleti tartományokban.

2. A HPMC/HPS kompozit rendszer fáziseloszlását, fázisátalakulását és kompatibilitását jódfestő optikai mikroszkópos elemzési technológiával figyeltem meg, a transzparencia-mechanikai tulajdonságokat pedig a kompozit filmek optikai és mechanikai tulajdonságainak kombinálásával állapítottam meg.A mikrostruktúra és a makroszkopikus tulajdonságok közötti kapcsolat, mint például a tulajdonság-fázis-morfológia és a koncentráció-mechanikai tulajdonságok-fázismorfológia.Ez az első alkalom, hogy közvetlenül megfigyeljük ennek a vegyületrendszernek a fázismorfológiájának változási törvényét az összekeverési arány, hőmérséklet és koncentráció mellett, különös tekintettel a fázisátalakulás körülményeire és a fázisátalakulás hatására a vegyületrendszer tulajdonságaira.

3. Különböző HPS hidroxi-propil szubsztitúciós fokozatú kompozit membránok kristályszerkezetét és amorf szerkezetét a SAXS tanulmányozta, és a kompozit gélek gélesedési mechanizmusát és hatását a reológiai eredményekkel és a makroszkópikus tulajdonságokkal, például a kompozit membránok oxigénáteresztő képességével kombinálva tárgyaltam.Tényezők és törvényszerűségek, először derült ki, hogy a kompozit rendszer viszkozitása összefüggésben van a kompozit membrán önhasonló szerkezetének sűrűségével, és közvetlenül meghatározza a kompozit makroszkopikus tulajdonságait, például oxigénáteresztő képességét és mechanikai tulajdonságait. membrán, és létrehozza a reológiai tulajdonságok-mikrostruktúra-membrán kapcsolatot az anyagtulajdonságok között.

3. Outlook

Az elmúlt években a megújuló természetes polimereket alapanyagként használó biztonságos és ehető élelmiszer-csomagolóanyagok fejlesztése az élelmiszer-csomagolások kutatási központjává vált.Ebben a cikkben a természetes poliszacharidot használják fő nyersanyagként.A HPMC és a HPS összekeverésével csökken a nyersanyagköltség, javul a HPMC feldolgozási teljesítménye alacsony hőmérsékleten, és javul a kompozit membrán oxigénzáró teljesítménye.A reológiai analízis, a jódfestő optikai mikroszkópos analízis és a kompozit film mikroszerkezete, valamint az átfogó teljesítményelemzés kombinációjával tanulmányozták a hideg-meleg fordított fázisú gélkompozit rendszer fázismorfológiáját, fázisátalakulását, fázisszétválasztását és kompatibilitását.Megállapítottam a kompozit rendszer mikroszerkezete és makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolatot.A HPMC/HPS kompozit rendszer makroszkopikus tulajdonságai és mikromorfológiai szerkezete közötti kapcsolatnak megfelelően a kompozit rendszer fázisszerkezete és kompatibilitása szabályozható a kompozit anyag szabályozására.A jelen cikkben szereplő kutatások fontos irányadó jelentőséggel bírnak a tényleges gyártási folyamat szempontjából;A hideg és meleg inverz kompozit gélek képződési mechanizmusát, befolyásoló tényezőit és törvényeit tárgyaljuk, amely a hideg és meleg inverz gélek hasonló kompozit rendszere.A cikk kutatása olyan elméleti modellt ad, amely elméleti útmutatást nyújt speciális hőmérséklet-szabályozott intelligens anyagok fejlesztéséhez és alkalmazásához.A dolgozat kutatási eredményei jó elméleti értékűek.Ennek a cikknek a kutatása az élelmiszer, az anyag, a gél és a kompaundálás és más tudományágak metszéspontját foglalja magában.A téma kutatásának az idő és a kutatási módszerek szűkössége miatt még számos lezáratlan pontja van, amelyek az alábbi szempontok szerint elmélyíthetők, fejleszthetők.kiterjed:

Elméleti szempontok:

1. Feltárni a HPS különböző láncágarányainak, molekulatömegeinek és változatainak hatását a vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira, membrántulajdonságaira, fázismorfológiájára és kompatibilitására, valamint feltárni a vegyület gélképződési mechanizmusára gyakorolt ​​hatásának törvényét. rendszer.
2. Vizsgálja meg a HPMC hidroxipropil-szubsztitúciós fokának, metoxil-szubsztitúciós fokának, molekulatömegének és forrásának hatását a vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira, géltulajdonságaira, membrántulajdonságaira és rendszerkompatibilitására, valamint elemezze a HPMC kémiai módosításának hatását a vegyület kondenzációjára.A gélképződési mechanizmus befolyásolási szabálya.
3. Vizsgálták a só, a pH, a lágyító, a térhálósító, az antibakteriális szerek és más vegyületrendszerek hatását a reológiai tulajdonságokra, a géltulajdonságokra, a membrán szerkezetére és tulajdonságaira, valamint ezek törvényszerűségeit.

Alkalmazás:

1. Optimalizálja az ízesítőcsomagok, zöldségcsomagok és szilárd levesek csomagolási alkalmazásának képletét, és tanulmányozza a fűszerek, zöldségek és levesek tartósító hatását a tárolási időszakban, az anyagok mechanikai tulajdonságait és a termék teljesítményének változását külső erőhatások hatására. , és az anyag vízoldhatósága és higiéniai indexe.Alkalmazható granulált élelmiszerekhez, például kávéhoz és tejes teához, valamint sütemények, sajtok, desszertek és egyéb élelmiszerek ehető csomagolásához is.
2. Optimalizálja a formulát a növényi gyógynövény-kapszulák alkalmazásához, tanulmányozza tovább a feldolgozás körülményeit és a segédanyagok optimális kiválasztását, és készítsen üreges kapszulatermékeket.Fizikai és kémiai mutatókat, például morzsalékosságot, szétesési időt, nehézfém-tartalmat és mikrobatartalmat vizsgáltak.
3. Gyümölcsök és zöldségek, húskészítmények stb. frissen tartó alkalmazásához a permetezés, bemártás és festés különböző feldolgozási módjai szerint válassza ki a megfelelő formulát, és vizsgálja meg a rothadt gyümölcs arányát, nedvességveszteségét, tápanyag-felhasználását, keménységét. a zöldségek csomagolása után a tárolási időszak alatt, fényessége, íze és egyéb mutatók;a húskészítmények színe, pH-ja, TVB-N értéke, tiobarbitursavja és a csomagolás utáni mikroorganizmusok száma.